一种诸如ALD(原子层淀积)设备的设备，其包括：前体源，所述前体源被配置成用于通过顺序的自饱和表面反应将材料淀积在淀积反应器中的被加热的基底上。所述设备包括：供入管线，所述供入管线用于将前体蒸汽从所述前体源供应到反应室中；以及结构件，所述结构件被配置成利用来自反应室加热器的热量阻止前体蒸汽在所述前体源和所述反应室之间凝结成液相或固相。本发明专利技术还提供了脉冲阀、前体源、前体盒以及方法。
【技术实现步骤摘要】
用于淀积反应器的设备本申请是申请日为2009年4月15日、国际申请号为：PCT/FI2009/050280、国家申请号为：200980114046.3、名称为“用于淀积反应器的设备和方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
本专利技术总体涉及用于淀积反应器的设备和方法。更具体地并且非限制性的，本专利技术涉及前体源、用于淀积反应器的设备和方法，在所述淀积反应器中通过顺序的自饱和表面反应在表面上淀积材料。
技术介绍
原子层外延(ALE)方法是由TuomoSuntola博士在二十世纪七十年代早期专利技术的。该方法的另一个通用名称是原子层淀积(ALD)，现在ALD这个名字已经取代了ALE。ALD是一种特殊的化学淀积方法，其基于在位于被加热的反应空间内的基底上顺序地引入至少两种反应前体物种。ALD的生长机理依赖于化学吸收(化学吸附)和物理吸收(物理吸附)之间的键强度差别。ALD在淀积过程中采用化学吸附并且无需物理吸附。在化学吸附过程中，强化学键被形成在固相表面的原子和来自气相的分子之间。由于仅仅涉及范德华力，所以物理吸附的键合较弱。在局部温度高于分子的凝结温度时热能可容易地断开物理吸附键。根据定义，ALD反应器的反应空间包括所有的被加热表面，这些被加热表面交替且顺序地暴露于用于淀积薄膜的每种ALD前体。基本ALD淀积循环由四个顺序步骤组成：脉冲A、净化A、脉冲B和净化B。脉冲A通常由金属前体蒸汽组成，脉冲B由非金属前体蒸汽、尤其是氮或氧前体蒸汽组成。惰性气体(诸如氮或氩)和真空泵用于从反应空间中去除的气态的反应副产物和残余反应物分子。淀积序列包括至少一个淀积循环。重复淀积循环，直到淀积序列已经产生所需厚度的薄膜。前体物种通过化学吸附与被加热表面的反应区域形成化学键。通常将条件设置成在一个前体脉冲的过程中在表面上形成不多于一个单分子层的固态材料。因此生长过程是自终止的或自饱和的。例如，第一前体可包括保持附接到吸附物种且使表面饱和的配体，这可阻止进一步的化学吸附。反应空间温度保持高于凝结温度并且低于所使用的前体的热分解温度，使得前体分子物种基本不受影响地化学吸附在基底上。基本不受影响指的是不稳定配体可在前体分子物种化学吸附在表面上时从前体分子离开。表面充满第一类型的反应区域(即第一前体分子的吸附物种)。该化学吸附步骤通常随后是第一净化步骤(净化A)，其中过量第一前体和可能的反应副产物从反应空间中除去。第二前体蒸汽接着被引入到反应空间中。第二前体分子通常与第一前体分子的吸附物种反应，由此形成所需的薄膜材料。一旦吸附的第一前体的总量已经消耗掉并且表面已经充满第二类型的反应区域，则该生长终止。过量的第二前体蒸汽和可能的反应副产物接着通过第二净化步骤(净化B)去除。接着重复该循环，直到薄膜生长到所需厚度。淀积循环也可能更复杂。例如，循环可包括由净化步骤分开的三个或多个反应物蒸汽脉冲。所有这些淀积循环形成通过逻辑单元或微处理器控制的定时淀积顺序。通过ALD生长的薄膜是致密的、没有小孔且具有均匀厚度。例如，由三甲基铝(CH3)3Al(也称为TMA)和250-300℃的水生长的氧化铝通常具有在100-200mm薄片上的大约1％非均匀度。通过ALD生长的金属氧化物薄膜适用于栅极电介质、电荧发光显示器绝缘体、电容器电介质和钝化层。通过ALD生长的金属氮化物薄膜适用于例如在双波纹结构中的扩散势垒区。用于薄膜ALD生长的前体和通过ALD方法淀积的薄膜材料例如公开于如下评论文章中：M.Ritala等，“AtomicLayerDeposition”，HandbookofThinFilmMaterials，Volume1：DepositionandProcessingofThinFilms，Chapter2，AcademicPress，2002，p.103和R.Puurunen，“Surfacechemistryofatomiclayerdeposition：Acasestudyforthetrimethylaluminium/waterprocess”，JournalofAppliedPhysics，Vo1.97(2005)pp.121301-121352，这些文献通过引用结合入本文。适于执行ALE和ALD方法的设备例如公开于如下评论文章中：T.Suntola，“AtomicLayerEpitaxy”，MaterialsScienceReports，4(7)1989，ElsevierSciencePublishersB.V.，p.261和T.Suntola，“AtomicLayerEpitaxy”，HandbookofCrystalGrowth3，ThinFilmsandEpitaxy，PartB：GrowthMechanismsandDynamics，Chapter14，ElsevierSciencePublishersB.V.，1994，p.601，这些文献通过引用结合入本文。一种前体源公开于美国专利申请公布文献US2007/0117383A1中，该文献通过引用结合入本文。另一种前体源公开于国际专利中请公布文献WO2006/111618A1中，该文献也通过引用结合入本文。各种现有前体源具有多种问题。一种常见问题是阻止前体蒸汽在源化学管线中的凝结需要复杂且昂贵的加热系统。另一种常见问题是阻止固态前体表面上的结壳需要复杂的源结构。还有一种常见问题是现有前体源非常庞大，并且前体源的维护很耗时。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面提供一种设备，该设备包括：前体源，该前体源被配置成用于通过顺序的自饱和表面反应将材料淀积在淀积反应器中的被加热的基底上；供入管线，该供入管线用于将前体蒸汽从前体源供应到容纳着基底的反应室中，该反应室包含于反应器中；以及结构件，该结构件被配置成利用来自反应室加热器的热量阻止前体蒸汽在前体源和反应室之间凝结成液相或固相。可以具有一个或多个基底。在一种实施方式中，前体源包括配置成用于从反应器接收热量的凸起。在一种实施方式中，设备包括凸起中的内颈部和围绕着凸起的外颈部，内颈部和外颈部在其间形成空隙。在一种实施方式中，设备包括围绕着供入管线的导热部分，其被配置成减少从凸起到周围环境的热能损失。在一种实施方式中，设备包括源机架，其被配置成接收可拆装(或可移除)源盒。在一种实施方式中，设备包括用于加热源盒或源模块的加热器。根据本专利技术的第二个方面提供一种设备，该设备包括：前体源，该前体源被配置成用于通过顺序的自饱和表面反应将材料淀积在淀积反应器中的被加热的基底上；两个脉冲阀，脉冲阀嵌在前体源中并被配置成控制前体蒸汽从前体源到反应室的供应，反应室包含于反应器中并且容纳着基底；以及旁路管线，该旁路管线位于脉冲阀之间并用于将惰性气体从一个脉冲阀供应到另一个脉冲阀。在一种实施方式中，设备包括旁路管线中的限流器。根据本专利技术的第三个方面提供一种设备，该设备包括：前体源，该前体源被配置成用于通过顺序的自饱和表面反应将材料淀积在淀积反应器中的被加热的基底上；脉冲阀，脉冲阀嵌在前体源中并被配置成控制前体蒸汽从前体源到反应室的供应，反应室包含于反应器中并且容纳着基底，该设备被配置成：通过脉冲阀将惰性气体传送到前体盒以增大压强并使前体蒸汽和惰性气体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种前体源，包括：前体盒，所述前体盒是可拆装的；第一接头配件，所述第一接头配件被配置成用于将所述前体盒安装到所述前体源以及从所述前体源拆下；以及第二接头配件，所述第二接头配件用于将所述前体源安装到淀积反应器装置以及从所述淀积反应器装置拆下。
【技术特征摘要】
2008.04.22 US 12/148,8851.一种前体源，包括：前体盒，所述前体盒是可拆装的；导热的源主体或源机架，其接纳并围绕着可拆装的所述前体盒；第一接头配件，所述第一接头配件被配置成用于将所述前体盒安装到所述前体源以及从所述前体源拆下；密封部分或阀，所述密封部分或阀被配置成密封所述前体盒，以阻止前体材料从所述前体盒内部流到所述第一接头配件；以及第二接头配件，所述第二接头配件用于将所述前体源安装到淀积反应器装置以及从所述淀积反应器装置拆下，从而使得所述前体源和前体盒一起安装和拆卸；和内置加热系统，其具有至少一个加热源，用于加热所述源主体或源机架以及与该源主体或源机架热接触的所述前体盒，其中所述前体源还包括绝热装置，用于覆盖所述源主体或源机架，所述前体盒的底侧的绝热材料比所述源主体或源机架的少，由此在前体盒的底部形成前体源的最冷点。2.如权利要求1所述的前体源，包括：与所述第一接头配件连接的颗粒过滤器。3.如权利要求2所述的前体源，包括：第三接头配件，所述第三接头配件位于所述密封部分或阀的第一侧；以及第四接头配件，所述第四接头配件位于所述密封部分或阀的另一侧，其中所述第三接头配件和所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·林德福斯，P·J·苏瓦尼南，
申请(专利权)人：皮考逊公司，
类型：发明
国别省市：
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