[发明专利]包含结合板的流体分布歧管

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及扩散气态或液体材料流，尤其在沉积薄膜材料期间，且更特定来说，涉及用于使用同时将若干气体流引导到衬底上的分布或递送头部的到所述衬底上原子层沉积的设备。

背景技术

广泛用于薄膜沉积的技术有化学气相沉积(CVD)，其使用在反应室中反应以在衬底上沉积所要膜的化学反应性分子。可用于CVD应用的分子前驱物包括待沉积的膜的元素(原子)成分且通常还包含额外元素。CVD前驱物为易失性分子，所述易失性分子是以气相递送到室以在所述衬底处反应，从而在其上形成薄膜。所述化学反应沉积具有所要膜厚度的薄膜。

大多数CVD技术所共有的是需要将一种或一种以上分子前驱物的良好受控流量施加到CVD反应器中。将衬底保持在良好受控温度下受控压力条件下以促进这些分子前驱物之间的化学反应，同时有效移除副产物。获得最佳CVD性能需要在整个所述工艺中实现及持续气体流、温度及压力的稳定状态条件的能力及最小化或消除瞬态的能力。

尤其在半导体、集成电路及其它电子装置的领域中，存在对超过常规CVD技术的可实现极限的薄膜(尤其是具有较好保形涂布性质的较高品质、较致密膜)的需求，尤其是可在较低温度下制造的薄膜。

原子层沉积(“ALD”)是与其CVD前身相比较可提供改进的厚度分辨率及保形能力的替代膜沉积技术。所述ALD工艺将常规CVD的常规薄膜沉积工艺分割成单个原子层沉积步骤。有利地，ALD步骤是自终止的且当进行到达或超过自终止暴露时间时可沉积一个原子层。原子层通常在从约0.1个到约0.5个单分子层的范围，其中典型尺寸约为不大于数埃。在ALD中，原子层的沉积是反应性分子前驱物与衬底之间的化学反应的结果。在每一单独ALD反应沉积步骤中，净反应沉积所要原子层且实质上消除最初包含在分子前驱物中的“额外”原子。在其最纯净的形式中，ALD涉及所述前驱物中的每一者在不存在其它前驱物或所述反应之前驱物的情况下的吸收及反应。实际上，在任何系统中难以避免导致少量化学气相沉积反应的不同前驱物的某一直接反应。主张执行ALD的任何系统的目标是获得与ALD系统相当的装置性能及属性同时认识到可容忍少量CVD反应。

在ALD应用中，通常在单独阶段中将两种分子前驱物引入到所述ALD反应器中。举例来说，金属前驱物分子ML_x包括键结到原子或分子配体L的金属元素M。举例来说，M可为(但将不限于)Al、W、Ta、Si、Zn等。当衬底表面经制备以直接与所述分子前驱物反应时，所述金属前驱物与所述衬底反应。举例来说，所述衬底表面通常经制备以包含与所述金属前驱物反应的含氢配体，AH或类似物。硫(S)、氧(O)及氮(N)是一些典型A物质。所述气态金属前驱物分子与所述衬底表面上的所有配体有效地反应，从而导致沉积所述金属的单个原子层：

衬底-AH+ML_x→衬底-AML_x-1+HL

                                    (1)

其中HL为反应副产物。在所述反应期间，初始表面配体AH被消耗，且所述表面变为覆盖有L配体，所述L配体不能进一步与金属前驱物ML_x反应。因此，当所述表面上的所有初始AH配体被AML_x-1物质替代时，所述反应自终止。所述反应阶段通常后跟单独引入第二反应物气态前驱物材料之前的从所述室中消除过量金属前驱物的惰性气体净化阶段。

接着使用所述第二分子前驱物恢复所述衬底朝向所述金属前驱物的表面反应性。举例来说，此是通过移除L配体及再沉积AH配体来实行。在此情况下，所述第二前驱物通常包括所要(通常非金属)元素A(即，O、N、S)及氢(即，H₂O、NH₃、H₂S)。下一反应如下：

衬底-A-ML+AH_Y→衬底-A-M-AH+HL

                                    (2)

此将所述表面转换回为其AH覆盖的状态。(此处，为简单起见，未使化学反应达到平衡。)将所要额外元素A并入到所述膜中且将不要的配体L作为易失性副产物消除。再次，所述反应消耗反应性部位(此次，为L终止部位)且当所述衬底上的所述反应性部位完全耗尽时自终止。接着，通过在第二净化阶段中使惰性净化气体流动从所述沉积室移除所述第二分子前驱物。