本發(fā)明的實(shí)施例涉及汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)和固體前體傳輸?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

在集成電路的制造中，汽相沉積是一種用于在襯底上方形成薄層或薄膜的工藝。術(shù)語“汽相沉積”包括物理汽相沉積(pvd)、化學(xué)汽相沉積(cvd)或cvd和pvd的組合(所謂的“混合”物理-化學(xué)汽相沉積)。在汽相沉積工藝中，襯底暴露于前體氣體，前體氣體沉積在襯底的表面處或在襯底的表面處反應(yīng)并且在襯底上沉積反應(yīng)的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)，包括：前體安瓿，包括與載氣源耦接的入口和與汽相沉積室耦接的出口；液體前體，布置在所述前體安瓿內(nèi)，包括具有一種或多種離子液體并且配置為溶解固體前體的化學(xué)物質(zhì)的溶劑；以及氣體前體，通過所述液體前體的蒸發(fā)提供在所述前體安瓿的上部區(qū)域處并且通過所述前體安瓿的出口由載氣攜帶入所述汽相沉積室，其中，所述固體前體的所述化學(xué)物質(zhì)傳送到所述汽相沉積室內(nèi)并且沉積在襯底的表面上。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒?，包括：提供前體安瓿，所述前體安瓿包括布置在所述前體安瓿中的固體前體；將包括一種或多種離子液體的溶劑加入到所述前體安瓿以溶解所述固體前體的化學(xué)物質(zhì)并且形成液體前體；通過所述前體安瓿的入口將載氣應(yīng)用到所述液體前體中；通過所述液體前體的蒸發(fā)在所述前體安瓿的上部區(qū)域處產(chǎn)生氣體前體；通過所述前體安瓿的出口由所述載氣將所述氣體前體攜帶至汽相沉積室，其中，將所述固體前體的所述化學(xué)物質(zhì)傳送至所述汽相沉積室中；以及在所述汽相沉積室內(nèi)的襯底上沉積所述固體前體的所述化學(xué)物質(zhì)。

本發(fā)明的又一實(shí)施例提供了一種用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒?，包括：提供多個(gè)前體安瓿，所述前體安瓿包括布置在所述前體安瓿中的液體前體，所述液體前體包括離子液體溶劑和溶解在所述離子液體溶劑中的化學(xué)物質(zhì)；提供耦合到多個(gè)所述前體安瓿的散裝罐，所述散裝罐包括保存在所述散裝罐內(nèi)并配置為通過緩沖罐和液體傳輸組件傳輸至所述前體安瓿的液體前體；通過所述液體前體的蒸發(fā)，在所述前體安瓿的上部區(qū)域處產(chǎn)生氣體前體；通過載氣將包括所述化學(xué)物質(zhì)的所述氣體前體引導(dǎo)到多個(gè)汽相沉積室；以及在所述汽相沉積室內(nèi)的襯底的表面上沉積所述化學(xué)物質(zhì)。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。

圖1示出用于汽相沉積的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)的一些實(shí)施例的截面圖。

圖2示出用于汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)的一些其它實(shí)施例的截面圖。

圖3示出用于汽相沉積工藝的包括散裝罐和多個(gè)前體安瓿的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)的一些其它實(shí)施例的圖。

圖4示出用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒ǖ囊恍?shí)施例的圖。

圖5示出用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒ǖ囊恍?shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字符。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空間相對(duì)術(shù)語以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且在此使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

在汽相沉積中，襯底暴露于前體氣體，前體氣體沉積在襯底的表面上或與襯底表面反應(yīng)以在襯底表面上沉積反應(yīng)的產(chǎn)物。形成前體氣體的一種方法是使用固體前體，固體前體包括將在襯底表面上沉積的化學(xué)物質(zhì)。例如，將包括一種或多種惰性氣體的載氣流朝向固體前體引導(dǎo)。在與固體前體接觸時(shí)，載氣與從固體前體升華的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，因此產(chǎn)生前體氣體流。前體氣體流攜帶來自固體前體的化學(xué)物質(zhì)并且最終將它們沉積在襯底上以創(chuàng)建沉積的材料膜。

不幸的是，在汽相沉積中使用固體前體存在一些缺點(diǎn)。首先，形成固體前體的材料通常具有低的蒸汽壓力，并且它難以在恒定的流速下供應(yīng)前體氣體流。隨著沉積工藝的進(jìn)行(例如，當(dāng)固體前體加熱至其熔點(diǎn)附近的溫度時(shí))，固體前體也可以退化、可以熔化和/或可以聚集(例如，簇集)。在固體前體被完全消耗前，固體前體的聚集大大降低了固體前體的升華速率和蒸發(fā)速率，并且導(dǎo)致固體前體被耗費(fèi)(例如，浪費(fèi))。另外，載氣流可能會(huì)無意中攜帶來自固體前體附近環(huán)境中的少量粉末到汽相沉積室，從而導(dǎo)致在襯底上形成的膜中的顆粒缺陷。

本發(fā)明涉及用于汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)及其相關(guān)的方法。不使用載氣流直接從固體前體中拾取化學(xué)物質(zhì)，本發(fā)明的某些方面使用前體安瓿，其中的固體前體至少部分地浸入在包括一種或多種離子液體的溶劑的下方。因此，通過溶劑溶解固體前體，然后在固體前體溶解后，通過載氣攜帶走化學(xué)物質(zhì)。這提高了化學(xué)物質(zhì)到襯底的傳送并且相比于其它方法形成了更好品質(zhì)的膜。由于離子液體溶解固體前體成液相，產(chǎn)生的前體氣體的流速比升華固態(tài)前體的方法更恒定。此外，由于離子液體趨向于“捕獲”粉末和其它顆粒，因此減少和/或消除了沉積的薄膜的顆粒缺陷。此外，改善了固體前體的聚集問題和固體前體的使用率。

圖1示出根據(jù)一些實(shí)施例的包括氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)100的汽相沉積系統(tǒng)的截面圖。在一些實(shí)施例中，氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)100包括前體安瓿102和汽相沉積室130。前體安瓿102保留固體前體104，其完全地或部分地浸入固體溶劑106下面。下面更詳細(xì)地解釋，通過液體溶劑106溶解來自固體前體104的化學(xué)物質(zhì)108，通過液體傳輸組件115傳遞到汽相沉積室130并且最終沉積在襯底126(例如，晶圓)上或與襯底126(例如，晶圓)反應(yīng)以在襯底126的表面上形成膜。在其它部件中，液體溶劑106的存在提供了化學(xué)物質(zhì)到襯底126的均勻的傳送。

前體安瓿102保留了配置為溶解來自固體前體104的化學(xué)物質(zhì)108的液體溶劑106。前體安瓿102包括真空密封體(在圖示的實(shí)例中包括基底103、側(cè)壁105和蓋107)，其作為存儲(chǔ)區(qū)域以存儲(chǔ)液體溶劑106并保留固體前體104。由于液體溶劑106含有溶解的化學(xué)物質(zhì)108，液體溶劑可以稱為液體前體109。在一些實(shí)施例中，在沉積期間，固體前體104完全被溶劑106溶解，而在其它實(shí)施例中，固體前體104未溶解的部分分散在前體安瓿102中(例如，固態(tài)前體104部分地被溶劑106溶解)。隨著工藝的繼續(xù)，未溶解的部分可以減少。

通過載氣源132提供的諸如一種或多種惰性氣體的載氣112，通過前體安瓿102的蓋110將其提供到液體前體109中，并通過液體溶劑106冒泡。然后通過液體前體109的蒸發(fā)在前體安瓿102的上部區(qū)域122處產(chǎn)生氣體前體(例如，包含化學(xué)物質(zhì)108的氣體混合物)。由載氣112攜帶氣體前體通過前體安瓿102的出口116。通過液體傳輸組件115將化學(xué)物質(zhì)108傳送到汽相沉積室130并且沉積在襯底126的暴露的表面處。在一些實(shí)施例中，化學(xué)物質(zhì)108在襯底126的暴露的表面處反應(yīng)或化學(xué)地結(jié)合(例如，化學(xué)吸附)，并且沉積的膜包括反應(yīng)的產(chǎn)物。在一些實(shí)施例中，首先在襯底126上形成諸如單層的化學(xué)物質(zhì)108的第一層。然后對(duì)沉積的膜應(yīng)用第二反應(yīng)氣體以與第一層反應(yīng)以形成第一化合物層。例如，在一些實(shí)施例中，第一化合物層可以包括對(duì)應(yīng)于第一層的氧化形式的單個(gè)均勻?qū)?。然后化學(xué)物種108可以應(yīng)用第二時(shí)間以在第一化合物層上方形成另外的第一層，并且然后可以重新應(yīng)用第二反應(yīng)氣體以形成第二化合物層。通過反復(fù)地重復(fù)這些步驟，可以在第二化合物層上方創(chuàng)建額外的化合物層(例如，第三化合物層、第四化合物層等)。

在一些實(shí)施例中，載氣112可以包括諸如氦氣(he)、氬氣(ar)、氮?dú)?n2)或氫氣(h2)的惰性或非活性氣體。在一些實(shí)施例中，在沉積工藝后，載氣112也可以用作凈化氣體。例如，凈化氣體將多余的氣體前體從汽相沉積室130帶出。在一些實(shí)施例中，固體前體104可以包括用于沉積介電膜(例如sio2、sin、hfo2、zro2、la2o3)或金屬膜(例如tin、tan、tial、taal、ni、cu、al、w)的前體。固體前體104包括一種或多種高熔點(diǎn)固體材料。溶劑106可以包括溶解固體前體104的離子液體。在一些實(shí)施例中，溶劑106具有低的蒸氣壓力，例如在室溫下小于10^-8帕(pa)，和高的分解溫度，例如大于100攝氏度(℃)。溶劑106可以具有低于30攝氏度(℃)的凝固點(diǎn)，從而使得可以實(shí)現(xiàn)低溫操作。

作為實(shí)例，可以使用固體前體104在襯底126的上表面上形成氧化鉿(hfo2)膜。固體前體104可以包括具有鉿和氯的四氯化鉿(hfcl4)作為化學(xué)物質(zhì)108。hfcl4溶解在溶劑106中。然后蒸發(fā)溶解的hfcl4并朝向前體安瓿102的上部區(qū)域上升。然后以氣相脈沖的形式通過載氣112將hfcl4攜帶入汽相沉積室130以用于汽相沉積工藝。在汽相沉積室130內(nèi)，鉿原子化學(xué)地結(jié)合(例如，化學(xué)吸附)在襯底126的上表面上。在一些實(shí)施例中，在襯底126的上表面上形成鉿原子和氯原子的一個(gè)單分子層或至少一個(gè)非常薄的層(?；蚣{米尺寸的厚度)。由于自終止反應(yīng)，鉿原子和氯原子可以結(jié)合到具有飽和表面的介電層或?qū)щ妼?。在形成氯化鉿層之后，可以應(yīng)用凈化氣體的第一脈沖以去除汽相沉積室130內(nèi)的過量的hfcl4前體氣體。對(duì)形成的氯化鉿層施加諸如h2o氣體的脈沖的第二反應(yīng)氣體并且第二反應(yīng)氣體化學(xué)地結(jié)合到氯化鉿層以形成氧化鉿(hfo2)的薄層。通過凈化氣體的第二脈沖可以去除過量的h2o氣體。在一些實(shí)施例中，可以重復(fù)這個(gè)工藝以獲得期望的沉積厚度。

在一些實(shí)施例中，溶劑106可以包括與陽離子弱相互作用的非配位陰離子以阻止與化學(xué)物質(zhì)108形成復(fù)合物。那些陰離子的實(shí)例包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(bmimpf6)或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(emimbf4)。在一些其它實(shí)施例中，固體前體104可以包括四氯化鋯(zrcl4)、四碘化鉿(hfi4)、pdmat、氯化鎢、c10h10ni或c22h38nio4。在一些實(shí)施例中，離子液體的陰離子可包括六氟磷酸鹽、四氟硼酸鹽、三氟甲基磺酸鹽、雙[(三氟甲基)磺?；鵠酰胺、三氟醋酸鹽、醋酸鹽或鹵化物。在一些可選實(shí)施例中，離子液體的陽離子包括1-烷基-3-甲基咪唑、正-烷基吡啶、四烷基銨、四烷基鏻或吡咯烷。

圖2示出根據(jù)一些可選實(shí)施例的用于汽相沉積的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)200的截面圖。在一些實(shí)施例中，氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)200包括前體安瓿102，前體安瓿102包括與載氣源132耦接的入口110和與汽相沉積室耦接的出口116。入口110連接到中空的管狀結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散器114。擴(kuò)散器114的內(nèi)部空腔與入口110流體連通。從擴(kuò)散器114與入口110相遇的點(diǎn)114a，隨著擴(kuò)散器114的管遠(yuǎn)離點(diǎn)114a延伸，擴(kuò)散器114的管可以向上成一定的角度。擴(kuò)散器114的管包括多個(gè)孔202，載氣可以從入口110通過多個(gè)孔202傳輸至前體安瓿102內(nèi)的液體前體109中。在一些實(shí)施例中，液體前體109包括溶劑106和溶解在其中的化學(xué)物質(zhì)108。在一些實(shí)施例中，固體前體包括化學(xué)物質(zhì)108并且在沉積工藝期間可以被溶劑106溶解。通過前體安瓿102的入口110和擴(kuò)散器114將載氣112提供入液體前體109，并從多個(gè)孔202推出。通過使用擴(kuò)散器114，載氣112被均勻地分配并且促進(jìn)來自固體前體104的化學(xué)物質(zhì)108的蒸發(fā)并且將化學(xué)物質(zhì)攜帶至汽相沉積室130的上部區(qū)域122。在一些實(shí)施例中，攪拌器件204布置在前體安瓿102內(nèi)或周圍。攪拌器件204配置為促進(jìn)固體前體的溶解和/或提高化學(xué)物質(zhì)108的蒸發(fā)效率。攪拌器件204也可以是超聲波或兆聲波器件。在一些實(shí)施例中，攪拌器件204也可以是設(shè)置在前體安瓿102中的機(jī)械攪拌裝置。

圖3示出根據(jù)一些實(shí)施例的用于汽相沉積工藝的包括散裝罐和多個(gè)前體安瓿的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)300的圖。系統(tǒng)包括散裝罐304和緩沖罐306，其向多個(gè)前體安瓿302a、302b、302c、302d等提供液體溶劑106。前體安瓿(302a、302b、302c、302d，...，分別)耦接至汽相沉積室(330a、330b、330c、330d，...，分別)，其中晶圓或其它襯底分開容納和處理。在各個(gè)汽相沉積室中用于襯底126的汽相沉積可以同時(shí)發(fā)生。具有第一體積的散裝罐304保留液體前體310，液體前體310包括液體溶劑106和以預(yù)先確定的濃度溶解在其中的化學(xué)物質(zhì)108。緩沖罐306連接至散裝罐304并且具有第二體積，第二體積小于第一體積。在一些實(shí)施例中，散裝罐304的第一體積可以是緩沖罐306的第二體積大約數(shù)十倍。

在沉積工藝期間，溶劑106和化學(xué)物質(zhì)108最初通過第一液體傳輸組件311從散裝罐304傳輸?shù)骄彌_罐306，并且隨后通過第二液體傳輸組件312傳輸?shù)蕉鄠€(gè)前體安瓿302a、302b、302c和302d。緩沖罐306暫時(shí)保持一定量的液體前體310，從樣使得可以在不中斷汽相沉積工藝的情況下替換散裝罐304。載氣112通過前體安瓿302a、302b、302c的入口110應(yīng)用到液體前體，并且通過氣體傳輸組件115將化學(xué)物質(zhì)108攜帶到汽相沉積室330a、330b、330c、330d。化學(xué)物質(zhì)108最終沉積在襯底126上或與襯底126反應(yīng)在襯底126的表面上形成膜。

隨著沉積工藝的繼續(xù)，可以消耗前體安瓿302a的化學(xué)物質(zhì)108，從而使得前體安瓿302a中的化學(xué)物質(zhì)108的濃度達(dá)到液體前體310需要被替換的臨界水平。在一些實(shí)施例中，關(guān)閉前體安瓿302a的出口116，將包括溶劑106和任何剩余的化學(xué)物質(zhì)108的使用的液體前體泵送到廢液箱308以循環(huán)利用，并且將新的液體前體310從緩沖罐306引導(dǎo)至前體安瓿302a。通過液體傳輸組件312或另外單獨(dú)的液體傳輸組件，將使用的液體循環(huán)到廢液箱308。在汽相沉積工藝期間和/或汽相沉積工藝后，將使用的溶劑循環(huán)到耦接至前體安瓿302a、302b、302c和302d的廢液箱308。

圖4示出根據(jù)一些實(shí)施例的用于汽相沉積工藝的固體前體輸送的方法的一系列截面圖400a-400d。

如截面圖400a所示，提供了位于前體安瓿102內(nèi)的固體前體104。在一些實(shí)施例中，前體安瓿102可以是具有布置在鼓泡器內(nèi)的固體前體104的鼓泡器。固體前體104可以包括用于沉積介電膜(例如sio2、sin、hfo2、zro2、la2o3)或金屬膜(例如tin、tan、tial、taal、ni、cu、al、w)的前體分子。在一些實(shí)施例中，固體前體104可以包括諸如四氯化鉿(hfcl4)、四氯化鋯(zrcl4)或四碘化鉿(hfi4)的高k介電前體。在一些其它實(shí)施例中，固體前體104可以包括諸如pdmat、氯化鎢、c10h10ni或c22h38nio4的金屬前體。

如截面圖400b所示，將包括一種或多種離子液體的溶劑106加入前體安瓿102。溶劑106配置為溶解固體前體104。在一些實(shí)施例中，完全溶解固體前體104以形成液體前體，并且固體前體分子隨后離開前體安瓿102。在一些其它實(shí)施例中，固體前體104不完全被溶劑106溶解，并且固體前體104的剩余部分分散在溶劑106中。

在汽相沉積工藝期間，前體安瓿102可以保持在低于固體前體104的熔點(diǎn)的溫度處。當(dāng)選擇溶劑106時(shí)，優(yōu)選低的蒸氣壓力和高的熱穩(wěn)定性，從而使得在沉積工藝期間，溶劑106未攜帶入汽相沉積室130或分解。在一些實(shí)施例中，溶劑106在室溫處具有低于10^-8帕(pa)的蒸汽壓力，并且分解溫度大于100攝氏度(℃)。溶劑106可以具有小于30攝氏度(℃)的凝固點(diǎn)，從而使得可以實(shí)現(xiàn)低溫操作。在一些實(shí)施例中，溶劑106可以包括與陽離子弱相互作用的非配位陰離子以阻止與固體前體104形成復(fù)合物。那些陰離子的實(shí)例包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(bmimpf6)或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(bmimbf4)。在一些實(shí)施例中，離子液體的陰離子可包括六氟磷酸鹽、四氟硼酸鹽、三氟甲基磺酸鹽、雙[(三氟甲基)磺酰基]酰胺、三氟醋酸鹽、醋酸鹽或鹵化物。在一些實(shí)施例中，離子液體的陽離子包括1-烷基-3-甲基咪唑、正-烷基吡啶、四烷基銨、四烷基鏻或吡咯烷。

如截面圖400c所示，以高于溶劑106的蒸發(fā)速率蒸發(fā)溶解在溶劑106中的固體前體104。載氣112應(yīng)用到液體前體并且促進(jìn)氣體前體的產(chǎn)生。包括將要沉積在襯底上的化學(xué)物質(zhì)108的氣體前體從液體前體蒸發(fā)并在前體安瓿102的上部區(qū)域聚集。

如截面圖400d所示，將包括來自固體前體的化學(xué)物質(zhì)108的氣體前體通過載氣112從前體安瓿102的出口106攜帶入汽相沉積室130?；瘜W(xué)物質(zhì)108沉積在襯底126的上表面上。在一些實(shí)施例中，化學(xué)物質(zhì)108的薄層首先化學(xué)地結(jié)合(例如，化學(xué)吸附)到襯底126的暴露的表面上。接著，供應(yīng)額外的反應(yīng)氣體以在化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)吸附薄層上方形成薄層?？梢酝ㄟ^諸如比例閥、針型閥、調(diào)節(jié)器或質(zhì)流控制器的流量控制器來控制反應(yīng)氣體的供應(yīng)。在一些實(shí)施例中，通過實(shí)施圖案化掩模層(例如，光刻膠掩模)以保護(hù)一些區(qū)域免受一個(gè)或多個(gè)后續(xù)蝕刻工藝的損壞的光刻工藝來選擇性地去除形成的薄層。在各個(gè)實(shí)施例中，蝕刻工藝可包括濕蝕刻和/或干蝕刻(例如，具有四氟甲烷(cf4)、六氟化硫(sf6)、三氟化氮(nf3)等的等離子體蝕刻)。

圖5示出根據(jù)一些實(shí)施例的用于汽相沉積工藝的固體前體輸送的方法500的流程圖。盡管描述的方法500與圖4相關(guān)，但是應(yīng)該理解，方法500不限于這樣的結(jié)構(gòu)，而是可以作為獨(dú)立于本結(jié)構(gòu)的方法單獨(dú)存在。此外，雖然公開的方法(例如，方法500)在此示出并描述為一系列步驟或事件，但是應(yīng)該理解，這些步驟或事件的示出順序并非解釋為限制的意義。例如，一些步驟可以以不同的順序發(fā)生和/或與除了本文描述和示出之外的其他步驟或事件同時(shí)發(fā)生。另外，并不要求所有示出的步驟都用來實(shí)施本文所描述的一個(gè)或多個(gè)方面或?qū)嵤├?。此外，本文中示出的一個(gè)或多個(gè)步驟可以在一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的步驟和/或階段中實(shí)施并且可以重復(fù)。

在502處，提供了位于前體安瓿內(nèi)的固體前體。在一些實(shí)施例中，前體安瓿可以是具有布置在其中的固體前體104的鼓泡器。固體前體可以包括用于沉積介電膜或金屬膜的前體分子。圖4的截面圖400a示出對(duì)應(yīng)于步驟502的一些實(shí)施例。

在504處，將包括一種或多種離子液體的溶劑加入前體安瓿中以溶解固體前體。在一些實(shí)施例中，固體前體完全溶解以形成液體前體，并且固體前體分子隨后離開前體安瓿。當(dāng)選擇溶劑時(shí)，優(yōu)選低的蒸氣壓力和高的熱穩(wěn)定性，從而使得在沉積工藝期間，少量的溶劑將被攜帶入汽相沉積室或分解。在一些實(shí)施例中，溶劑在室溫處具有小于10^-8帕(pa)的蒸汽壓力，并且分解溫度大于100攝氏度(℃)。溶劑具有小于30攝氏度(℃)的凝固點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，溶劑可以包括與陽離子弱相互作用的非配位陰離子以阻止與固體前體形成復(fù)合物。圖4的截面圖400b示出對(duì)應(yīng)于步驟504的一些實(shí)施例。

在506處，由液體前體蒸發(fā)的氣體前體在前體安瓿的上部區(qū)域處聚集。載氣應(yīng)用到液體前體并且促進(jìn)氣體前體的產(chǎn)生。圖4的截面圖400c示出對(duì)應(yīng)于步驟506的一些實(shí)施例。

在508處，通過載氣將包括來自固體前體的化學(xué)物質(zhì)的氣體前體攜帶入汽相沉積室?；瘜W(xué)物質(zhì)沉積在襯底的暴露的表面上。在一些實(shí)施例中，化學(xué)物質(zhì)的第一薄層化學(xué)吸附到襯底的表面上。然后，在化學(xué)吸附第一薄層后，供應(yīng)第二反應(yīng)氣體(例如，包括h2o或o2的反應(yīng)氣體流)，以與化學(xué)物質(zhì)的第一薄層形成第一化合物層(例如，化學(xué)物質(zhì)的氧化化合物)。在形成第一化合物層后，在第一化合物層上形成化學(xué)物質(zhì)的第二薄層并且然后通過另外的第二反應(yīng)氣體流化學(xué)吸附以形成堆疊在第一化合物層上的第二化合物層。可以重復(fù)這個(gè)工藝以獲得化合物層的期望的厚度。圖4的截面圖400d示出對(duì)應(yīng)于步驟508的一些實(shí)施例。

因此，本發(fā)明涉及用于汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)，以及在前體安瓿內(nèi)產(chǎn)生來自固體前體的氣體前體的相關(guān)方法。將包括一種或多種離子液體的溶劑加入到前體安瓿內(nèi)的固體前體以溶解固體前體。溶解的固體前體的化學(xué)物質(zhì)攜帶入汽相沉積室并且沉積在襯底的上表面處作為薄膜。通過使用離子液體將固體前體溶解成液相，解決了固體前體的聚集問題并且提高了固體前體的使用率。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于汽相沉積工藝的氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)。氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)包括前體安瓿，前體安瓿包括與載氣源耦接的入口和與汽相沉積室耦接的出口。氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)還包括液體前體，液體前體包括離子液體并且布置在包括配置為溶解固體前體的化學(xué)物質(zhì)的溶劑的前體安瓿內(nèi)。氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)還包括通過液體前體的蒸發(fā)在前體安瓿的上部區(qū)域處產(chǎn)生并且通過前體安瓿的出口由載氣攜帶到汽相沉積室的氣體前體。固體前體的化學(xué)物質(zhì)傳輸入汽相沉積室并且沉積在襯底的表面上。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，還包括連接到所述前體安瓿的入口的擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器包括浸入所述液體前體的多個(gè)孔。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，還包括攪拌器件，所述攪拌器件配置為促進(jìn)所述固體前體的溶解。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，還包括：散裝罐，耦接至所述前體安瓿，其中，將所述溶劑從所述散裝罐通過緩沖罐傳輸至所述前體安瓿；以及廢液箱，耦接至所述前體安瓿，配置為在所述汽相沉積工藝期間循環(huán)來自所述前體安瓿的所述溶劑。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，其中，所述離子液體的陽離子包括1-烷基-3-甲基咪唑、正-烷基吡啶、四烷基銨、四烷基鏻或吡咯烷。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，其中，所述離子液體的陰離子包括六氟磷酸鹽、四氟硼酸鹽、三氟甲基磺酸鹽、雙[(三氟甲基)磺?；鵠酰胺、三氟醋酸鹽或醋酸鹽。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，其中，所述固體前體包括金屬鹵化物，并且所述溶劑包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(bmimpf6)或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(bmimbf4)。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，其中，所述溶劑具有小于30攝氏度(℃)的凝固點(diǎn)和大于100攝氏度(℃)的分解溫度；其中，所述溶劑具有小于10^-8帕(pa)的蒸氣壓力。

在上述氣體前體產(chǎn)生系統(tǒng)中，其中，當(dāng)應(yīng)用所述載氣時(shí)，固體前體分子溶解并且離開所述前體安瓿。

在其它實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒?。該方法包括提供了包括布置在前體安瓿中的固體前體的前體安瓿并且將包括離子液體的溶劑加入到前體安瓿以溶解固體前體的化學(xué)物質(zhì)并且形成液體前體。該方法還包括通過前體安瓿的入口將載氣應(yīng)用到液體前體并且通過液體前體的蒸發(fā)在前體安瓿的上部區(qū)域處產(chǎn)生氣體前體。該方法還包括通過前體安瓿的出口由載氣將氣體前體攜帶到汽相沉積室。固體前體的化學(xué)物質(zhì)傳輸入汽相沉積室。該方法還包括在汽相沉積室內(nèi)的襯底上沉積固體前體的化學(xué)物質(zhì)。

在上述方法中，其中，將所述載氣導(dǎo)入到浸入所述液體前體的擴(kuò)散器中，并且通過所述擴(kuò)散器的多個(gè)孔導(dǎo)出至所述液體前體中。

在上述方法中，其中，所述離子液體的陽離子包括1-烷基-3-甲基咪唑、正-烷基吡啶、四烷基銨、四烷基鏻或吡咯烷。

在上述方法中，其中，所述離子液體的陰離子可包括六氟磷酸鹽、四氟硼酸鹽、三氟甲基磺酸鹽、雙[(三氟甲基)磺?；鵠酰胺、三氟醋酸鹽或醋酸鹽。

在上述方法中，其中，所述固體前體包括hfcl4，以及所述溶劑包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(bmimpf6)或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(bmimbf4)。

在上述方法中，其中，所述離子液體具有小于3000厘泊(cp)的粘度。

在上述方法中，其中，所述溶劑具有小于30攝氏度(℃)的凝固點(diǎn)和大于100攝氏度(℃)的分解溫度。

在上述方法中，其中，所述溶劑在室溫處具有小于10^-8帕(pa)的蒸氣壓力。

在上述方法中，其中，通過用于多個(gè)所述前體安瓿的液體傳輸組件再填充并循環(huán)所述前體安瓿中的所述溶劑。

在其它實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于汽相沉積工藝的固體前體傳輸?shù)姆椒āＴ摲椒òㄌ峁┒鄠€(gè)前體安瓿，包括在其中布置的液體前體，液體前體包括離子液體溶劑和溶解在其中的化學(xué)物質(zhì)。該方法還包括提供耦合到多個(gè)前體安瓿的散裝罐，包括保存在散裝罐內(nèi)并配置為通過緩沖罐和液體傳輸組件傳輸至前體安瓿的液體前體。該方法還包括通過液體前體的蒸發(fā)在前體安瓿的上部區(qū)域處產(chǎn)生氣體前體。該方法還包括通過載氣將包括化學(xué)物質(zhì)的氣體前體引導(dǎo)至多個(gè)汽相沉積室。該方法還包括在汽相沉積室內(nèi)的襯底的表面上沉積化學(xué)物質(zhì)。

在上述方法中，還包括通過所述液體傳輸組件將多個(gè)所述前體安瓿內(nèi)的所述液體前體循環(huán)至廢液箱。

上面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改用于實(shí)施與在此所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。