[发明专利]固态金属有机源的集中供给系统

说明书

本发明提供一种固态金属有机源的集中供给系统，应用于金属有机化学气相沉积(MOCVD)和原子层沉积(ALD)制程设备，所述集中供给系统包括储罐、固态金属有机源、加热系统、载气供应源、压缩机、第一传输管道至第五传输管道、多个阀门，以及单个或多个金属有机化学气相沉积或原子层沉积制程设备。本发明应用于上述制程时，可避免使用钢瓶储存固态金属有机源的缺点，从根本上解决固态有机金属源使用中蒸气压不稳定的问题。例如通过恒温设备控制钢瓶温度而增加成本，运输、储存及使用过程中固态金属有机源因环境、温度等影响产生结块、沟流造成蒸气压不稳定，使用完需更换钢瓶而造成投入增加，也无法同时供给多个机台等缺点。

技术领域

本发明涉及一种应用于有机金属化学气相沉积(MOCVD)或原子层沉积(ALD)技术的供给系统，更具体而言，涉及在一种应用于有机金属气相沉积技术之制程设备的固态金属有机源的集中供给系统。

背景技术

目前，化合物半导体(涵盖LED、太阳能、光通信、功率器件以及射频微波器件等)产业处于快速发展阶段，外延芯片需求量成倍数增长。

随着超大规模集成电路的广泛应用，28nm以下制程已经成为主流，制程中原子层沉积(ALD)技术被广泛地采用，而原子层沉积设备大量地使用固态的金属有机源，主要有钽、钨、钴、锆、铪以及众多其它过渡金属元素的有机源。

由于设备及工艺条件，固态金属有机源(简称MO源)在运输、储存及使用过程中容易受到环境、温度等影响产生结块(板结)、沟流等。造成蒸气压不稳定，使得芯片良率下降；固态MO源很难像液态MO源那样有着很高的使用效率，即使在通过特殊设计的包装容器(316L不锈钢钢瓶)下也是如此。

MO源为高纯金属有机化合物，或叫化合物半导体微结构材料，是先进的金属有机化学气相沉积(简称MOCVD)、金属有机分子束外延(简称MOMBE)和原子层沉积(ALD)等技术生长半导体微结构材料的支撑材料，其优异的电学、光学和磁学等性能，可将半导体和集成电路推向更高的频率、更快的速度、更低的噪音和更大的功率。

因此，MO源的集中供应，对于半导体产业发展具有重要的意义(在半导体IC芯片CVD制程中对于使用量大的金属有机源就有采用集中供给的例子，如四乙氧基硅TEOS等)。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

技术问题

针对现有技术的缺陷，本发明要解决的问题主要为以下两点：

(1)使用量较大的MO源，以三甲基铟为代表，它作为主要的MO源，在其工作容器(钢瓶)的设计上，各供应商为其付出了很大的成本，设计制造了多种(数代产品)旨在稳定其蒸气压、提高使用效率的钢瓶。这些设计本质上是为了让载气通过固态MO源的路径更长以达到饱和蒸气压的目的，如：多腔(体)钢瓶以及钢瓶的串联使用；还有就是防止固态MO源板结在使用时形成沟流而在钢瓶里加入各种类型的填充料等等，这样无疑给MO源供应商在装瓶上带来的很多麻烦，增加了装瓶时间，对产品质量(造成水、氧指标超标)造成潜在的风险。但还是无法从根本上改变固态MO源的自身特点，钢瓶的造价越来越高，且原先的钢瓶只能作为废弃物处置，造成资源的极大浪费和生产成本的提高。

(2)使用量很小的MO源，

A.以二茂镁(双环戊二烯镁)为代表，由于该掺杂源在使用过程中用量很少(掺杂浓度为10^-1X)，长期以来几乎没有供应商投入精力去研究其包装容器(钢瓶)，一瓶二茂镁在MOCVD机台上可以用上好几年，被工程师称之为“万年锅”，目前国内外各家供应商均提供200mL的钢瓶作为工作钢瓶，内装50克二茂镁(欧美等国都使用100克)，在使用一段时间后不可避免地出现固体板结、沟流、造成蒸气压下降，掺杂溶度不够的现象。