[发明专利]改进雾气和雾气流性质的雾化前体沉积设备和方法

说明书

发明背景1、发明领域

本发明涉及制备作为集成电路中电子元件的组成部分的配位化合物薄膜的设备，更具体地，涉及从雾化液态前体形成这种薄膜的设备。2、相关技术

众所周知，集成电路中的电子元件是由被导线层相连接和被绝缘层相隔绝的多层薄膜构成的。有些简单的物质和化合物，例如硅玻璃，是采用液体沉积工艺形成的；而薄膜配位化合物，即含有两个以上成分的化合物，在现有工艺中通常是采用例如真空喷镀(即电子束，D.C.,R.F.，离子束等)，激光切割，反应性化学蒸气沉积，包括金属有机化学蒸气沉积(MOCVD)，以及采用溶胶-凝胶(醇盐)或羧酸盐的液态加工方法而形成的。但是，这些已知的方法都不能够制备可用于集成电路的性能优良的金属氧化物。除喷镀法外，在所有其它的现有工艺方法中所形成的薄膜均有明显的物理缺陷，如开裂、剥离等。利用现有的工艺方法，特别是喷镀法，无法可靠地重复地制备出在集成电路所要求的误差限度内的特定化学计量比的金属氧化物。有些方法还具有危险性和毒性，例如化学蒸气沉积法。大多数工艺需要在高温下实施，这对集成电路是有害的，而且使被覆基体的“逐层覆膜”的效果很差；也就是说，现有技术的工艺会在基体上的任意非连续区域的边界上造成膜沉积的相对过多的堆积。现有技术的液体沉积工艺无法精确地控制厚度以达到集成电路的制造要求。因此，到目前为止金属氧化物和其它复合物质尚未在集成电路中获得应用，除一两个特殊的成本相对较高的应用外，例如铁电性集成电路中喷镀的锆钛酸铅(PZT)的应用，但其使用寿命预期不长。

发明概述

本申请的在先申请叙述了一种雾化沉积工艺及设备，它克服了现有工艺中复合化合物薄膜沉积的许多问题和不足，通过提供一种具有生产价值的、能够方便和经济地制备从几个埃到几个微米厚度的各种复合材料尤其是金属氧化物的薄膜的工艺来满足该行业的巨大需求。

上述在先申请叙述了一种方法及设备，其中一种液态前体被雾化，然后流经位于沉积室的一个基体和一阻隔板之间，液体沉积于所述基体之上。它公开了紧邻并沿着所说基体的一侧的周边分布的，用以将雾气注射入所说沉积室的一个注射组件，和紧邻所说基体的另一侧并沿其周边分布的，用以将雾气从所说沉积室排出的一个排气组件，这种装置可实现雾气流在基体上的均匀分布。基体、阻隔板、注射喷嘴组件线以及排气组件总和起来在所说的沉积室中构成一个半封闭的空间。

本发明提供一种使雾气自身和基体之上的雾气流的性质得以提高的雾化沉积设备和方法。

本发明通过使阻隔板具有与基体基本上相同的面积的手段来改进前述的雾化沉积设备。这里，面积基本相同是指在基体的平面上阻隔板的面积与基体的面积相差仅为10％或更低。阻隔板的平整度的容许偏差为所说阻隔板和所说基体之间平均距离的5％。与采用面积和误差不在这些参数之内的阻隔板时得到的沉积膜相比。本发明的沉积膜具有更好的厚度均匀性。

本发明也通过设置一过滤装置使雾气在沉积之前经其过滤并调整方向来改进前述的设备和方法。过滤装置优选是一种滤孔大小可至1微米的钢制筛网。该过滤装置设置于注射组件中。沉积膜所表现出的逐层覆膜特征优于未采用过滤装置时的沉积膜。

本发明也通过在雾气发生器和沉积室之间设置一缓冲室使雾气流经其中来改进前述的设备和方法。缓冲室大到足以使可能引发表面形态缺陷的雾化微粒在进入沉积室之前沉降下来。如果采用不止一个雾气发生器的话，缓冲室还有助于混合雾气。缓冲室在加快薄膜沉降形成的速率的同时并不引起表面形态的缺陷。