蒸發輸送裝置、設備、控制方法和半導體器件與流程

本技術涉及半導體相關設備，特別涉及一種蒸發輸送裝置、設備、控制方法和半導體器件。

背景技術：

1、在半導體器件相關領域，通過半導體制備，例如化學氣相沉積和原子層沉積得到的薄膜因其優良性能，在集成電路中具有廣泛地應用。為了保證集成電路上能夠鍍上一層層均勻的材料，這兩種將一定溫度和壓力的前驅體氣態源導入至反應室中，在基底發生化學反應形成薄膜。目前向腔室供應前驅體蒸氣的方法包括將載氣以鼓泡的形式將液體前驅體蒸氣帶出。鼓泡輸送前驅體過程中產生的氣泡易對輸送氣體質量產生關鍵影響，然而載氣產生的氣泡移動至液面處易炸裂造成顆粒物飛濺，飛濺的顆粒物可能會進入后端的設備的腔體并造成污染。目前已存在多種防濺罩設計，但是設計本身存在加工困難，堵塞氣體通路，難以清洗等問題，效果并不理想。

技術實現思路

1、本技術提供一種蒸發輸送裝置、設備、控制方法和半導體器件，通過在蒸發輸送裝置中采用結構簡易的防濺結構，在不影響前驅體輸送的前提下，能夠有效減少鼓泡破碎產生的顆粒物流入后端設備的腔體的量；通過在設備中設置上述蒸發輸送裝置，和/或使用一種設備控制方法，可以有效保障沉積在集成電路上的薄膜質量，進而制備出具有良好性能的半導體器件。

2、第一方面，本技術提供一種蒸發輸送裝置，包括瓶身、瓶蓋和防濺結構。所述瓶身呈槽型結構，具有用于容納前驅體液的槽腔；所述瓶蓋扣在所述瓶身上并和所述槽腔的開口密封連接，所述瓶蓋密封所述槽腔，所述瓶蓋上設置有入流口和出流口；所述防濺結構位于所述槽腔內并設置在所述瓶蓋的內壁上，所述防濺結構包括第一防濺部，所述第一防濺部將所述槽腔分隔為第一腔體和第二腔體，所述第一腔體位于所述第一防濺部和所述瓶蓋之間，所述第二腔體位于所述第一防濺部背離所述瓶蓋的一側，所述第一腔體和所述第二腔體連通形成第一彎曲通道；所述防濺結構還包括第二防濺部，所述第二防濺部至少部分位于所述第一腔體內以將所述第一腔體分隔為第一子腔體和第二子腔體，所述第一子腔體和所述第二子腔體連通形成第二彎曲通道，所述第二腔體、所述第二子腔體、所述第一子腔體和所述出流口依次連通。

3、通過采用所述蒸發輸送裝置，載氣從所述入流口進入前驅體液后可以形成鼓泡，所述鼓泡離開前驅體液后可以形成攜帶有前驅體分子的氣體，所述氣體至少一部分可以依次通過所述第二腔體、所述第二子腔體、所述第一子腔體和所述出流口進入后端設備的腔體中。一部分所述鼓泡可能會在離開前驅體液后破碎，則破碎產生的顆粒物可以至少部分存在于所述第二腔體中，即至少部分所述顆粒物可以被所述第一防濺部阻擋，以避免所述顆粒物通過所述第一彎曲通道從所述第二腔體流入所述第一腔體中；若有部分所述顆粒物可以通過所述第一彎曲通道流入所述第一腔體中，則破碎產生的顆粒物可以被所述第二防濺部阻擋，即所述顆粒物可以存在于所述第一腔體的所述第二子腔體中，可以使得所述顆粒物無法通過所述第二彎曲通道，以避免所述顆粒物進一步從所述第二子腔體進入所述第一子腔體中，最終可以顯著地減少鼓泡破碎產生的顆粒物通過所述出流口流入后端設備的腔體中的量。

4、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部和所述槽腔的側壁之間具有第一間隙，所述第一腔體、所述第一間隙和所述第二腔體依次連通，所述第一腔體和所述第二腔體在所述第一間隙處彎曲連通。通過使第一防濺部和槽腔的側壁之間具有第一間隙，其中，第一腔體、第一間隙和第二腔體依次連通，使得載氣能夠從第二腔體進入第一腔體中，有利于所述載氣攜帶前驅體分子進入后端設備的腔體中。第一腔體和第二腔體在第一間隙處彎曲連通，可以延長鼓泡破碎產生的顆粒物在槽腔內的流動路徑，減少了所述顆粒物通過出流口進入后端設備的腔體中的量。

5、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部包括第一連接部和第一防濺部主體，所述第一腔體位于所述第一防濺部主體和所述瓶蓋之間，所述第一連接部連接在所述第一防濺部主體和所述瓶蓋之間。通過在第一防濺部中設置第一連接部和第一防濺部主體，其中，第一腔體位于第一防濺部主體和瓶蓋之間，第一連接部連接在第一防濺部主體和瓶蓋之間，使得第一防濺部主體可以位于出流口和第二腔體之間，進而可以通過第一防濺部主體將出流口與位于第二腔體底部的前驅體液隔開，可以有效阻擋鼓泡破碎產生的顆粒物，進而減少所述顆粒物通過出流口流入后端設備的腔體中的量。

6、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部主體具有朝向所述瓶蓋一側的第一導流面，所述第一導流面，所述第一導流面傾斜設置，用于將所述第一導流面上的前驅體導流至所述第二腔體。通過在第一防濺部主體上設置第一導流面，其中，第一導流面傾斜設置，以將所述第一導流面上的前驅體導流至所述第二腔體，當攜帶有前驅體分子的載氣經過防濺結構時，所述載氣可以冷凝形成液滴，所述液滴可以通過傾斜設置的第一導流面回流至第二腔體，即所述液滴可以回流至位于槽腔背離出流口處的前驅體液中，進而可以提高所述前驅體液的利用率。

7、一種可能的實現方式中，所述第一導流面為向所述瓶蓋一側凸起的弧面。通過使第一防濺部主體具有向瓶蓋一側凸起的弧狀第一導流面，可以使得載氣在第一導流面上冷凝形成的液滴不易滯留在第一導流面上，有利于所述液滴回流至位于槽腔背離出流口處的前驅體液中，進而可以提高所述前驅體液的利用率。

8、一種可能的實現方式中，所述第二防濺部和所述第一防濺部之間具有第二間隙，所述第一子腔體、所述第二間隙和所述第二子腔體依次連通，所述第一子腔體和所述第二子腔體在所述第二間隙處彎曲連通。第二間隙可以用于使載氣從第一腔體的第二子腔體進入第一子腔體，有利于所述載氣攜帶前驅體分子進入后端設備的腔體中。第一子腔體和第二子腔體可以在第二間隙處彎曲連通，可以延長鼓泡破碎產生的顆粒物在槽腔內的流動路徑，減少了所述顆粒物通過出流口進入后端設備的腔體中的量。

9、一種可能的實現方式中，所述第二防濺部包括第二連接部和第二防濺部主體，所述第二防濺部主體位于所述第一子腔體和所述第二子腔體之間，所述第二連接部連接在所述第二防濺部主體和所述瓶蓋之間。通過在第二防濺部設置第二連接部和第二防濺部主體，其中，第二防濺部主體位于第一子腔體和第二子腔體之間，第二連接部連接在第二防濺部主體和瓶蓋之間，使得第二防濺部主體可以位于出流口和第二子腔體之間，進而可以通過第二防濺部主體將出流口進一步與位于第二腔體底部的前驅體液隔開。鼓泡離開前驅體液時破碎產生的顆粒物可以首先被第一防濺部主體阻擋，一部分所述顆粒物可以通過第一彎曲通道進入第一腔體中。進入第一腔體中的所述顆粒物可以被第二防濺部主體阻隔，并且所述顆粒物在第一腔體中的路徑會被第二彎曲通道延長，這可以減少所述顆粒物通過第二彎曲通道從第二子腔體進入第一子腔體的量，最終可以減少所述顆粒物通過出流口流入后端設備的腔體中的量。

10、一種可能的實現方式中，所述第二防濺部主體具有朝向所述瓶蓋一側的第二導流面，所述第二導流面由連接所述第二連接部的一側向背離所述瓶蓋的方向傾斜。當攜帶有前驅體分子的載氣經過防濺結構時，所述載氣可以冷凝形成液滴，所述液滴可以通過向背離瓶蓋的方向傾斜的第二導流面從第一子腔體回流至第二子腔體，所述液滴可以進一步通過向背離瓶蓋的方向傾斜的第一導流面從第二子腔體回流至第二腔體，即所述液滴可以回流至位于槽腔背離出流口處的前驅體液中，進而可以提高所述前驅體液的利用率。

11、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部還包括位于所述第一防濺部主體兩側的第一側板，所述第一側板分別與所述瓶蓋、所述第一連接部和所述第一防濺部主體連接以圍合形成槽型結構的所述第一腔體；所述第二防濺部還包括位于所述第二防濺部主體兩側的第二側板，所述第二側板分別與所述瓶蓋、所述第二連接部和所述第二防濺部主體連接以圍合形成槽型結構的所述第一子腔體；所述第一側板和所述第二側板之間具有第三間隙，所述第一子腔體、所述第三間隙和所述第二子腔體依次連通，所述第一子腔體和所述第二子腔體在所述第三間隙處彎曲連通。第一側板可以阻擋來自第二腔體的顆粒物進入第一腔體中，由于第一側板可以分別與瓶蓋、第一連接部和第一防濺部主體連接，這可以形成槽形結構的第一腔體，呈槽型結構的第一腔體可以在不影響攜帶有前驅體分子的載氣從第二腔體進入第一腔體的前提下，有效地阻擋鼓泡破碎而產生的顆粒物，即所述顆粒物可以被第一防濺部主體、第一連接部以及第一側板阻擋以減少通過第一彎曲通道進入第二子腔體的顆粒物的量。

12、第二側板可以阻擋來自第二子腔體的顆粒物進入第一子腔體中，由于第二側板可以分別與瓶蓋、第二連接部和第二防濺部主體，這可以形成槽形結構的第一子腔體，呈槽型結構的第一子腔體可以在不影響攜帶有前驅體分子的載氣從第二子腔體進入第一子腔體的前提下，有效地阻擋鼓泡破碎而產生的顆粒物，即通過第一彎曲通道進入第二子腔體的部分顆粒物可以被第二防濺部主體、第二連接部以及第二側板阻擋，以減少通過第二彎曲通道進入第一子腔體的顆粒物的量。

13、由于第三間隙可以存在于第一側板和第二側板之間，且第一子腔體、第三間隙和第二子腔體可以依次連通，第一子腔體和第二子腔體可以在第三間隙處彎曲連通，使得攜帶有前驅體分子的載氣可以順暢地通過第三間隙從第二子腔體進入第一子腔體，最終所述載氣可以通過出流口流入后端設備的腔體中。在所述載氣順暢地流通時，由于可能的鼓泡破碎而產生的顆粒物可以依次被第一防濺部與第二防濺部阻擋，即初始位于第二腔體的所述顆粒物可以被第一防濺部主體、第一連接部以及第一側板阻擋，部分通過第一彎曲通道進入第一腔體的第二子腔體的所述顆粒物可以進一步被第二防濺部主體、第二連接部以及第二側板阻擋，最終可以顯著地減少所述顆粒物通過出流口流入后端設備的腔體中的量。

14、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部上設置有格柵，所述格柵具有格柵孔，所述第一腔體、所述格柵孔和所述第二腔體依次連通。格柵可以用于使攜帶有前驅體分子的載氣進入防濺結構中，即所述載氣可以通過格柵孔從第二腔體進入第一腔體，格柵還可以用于使所述載氣冷凝形成的液滴通過格柵孔回流至槽腔底部的前驅體液中。

15、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部包括呈槽型結構的防濺罩，所述防濺罩的開口和所述瓶蓋的內壁面連接，所述防濺罩的側壁上設置有所述格柵，所述防濺罩的底壁傾斜設置，所述底壁的最低端設置有開孔；所述第二防濺部包括管體，所述管體位于所述防濺罩的內腔，所述管體的一端和所述瓶蓋的內壁連接，所述出流口和所述管體的內腔連通，所述管體的另一端和所述防濺罩的內壁之間具有第四間隙，所述管體的外壁和所述防濺罩的內壁之間具有間隔通道，所述格柵、所述間隔通道、所述第四間隙、所述管體的內腔和所述出流口依次連通。通過在第一防濺部中設置呈槽型結構的防濺罩，其中，防濺罩的開口可以和瓶蓋的內壁面連接，使得鼓泡破碎產生的顆粒物無法從第二腔體進入第一腔體中，即所述顆粒物可以被防濺罩阻擋而無法通過出流口進入后端設備的腔體中。

16、通過在防濺罩的側壁上設置格柵，使得攜帶有前驅體分子的載氣可以通過格柵上的格柵孔進入第一腔體中。由于防濺罩的底壁可以傾斜設置，且底壁的最低端可以設置有開孔，使得所述載氣冷凝形成的液滴可以通過開孔回流至槽腔底部的前驅體液中，同時，部分所述載氣也可以通過開孔進入第一腔體中，可以有利于前驅體的輸送。

17、通過在第二防濺部中設置管體，其中，管體可以位于防濺罩的內腔，管體的一端可以和瓶蓋的內壁連接，出流口可以和管體的內腔連通，管體的另一端和防濺罩的內壁之間可以具有第四間隙，管體的外壁和防濺罩的內壁之間可以具有間隔通道，使得通過格柵孔從第二腔體進入第一腔體的顆粒物可以被攔截在防濺罩的內壁上，并且可以使得攜帶有前驅體分子的載氣依次通過格柵、間隔通道、第四間隙、管體的內腔和出流口，最終所述載氣可以進入后端設備的腔體中。

18、一種可能的實現方式中，所述第一防濺部上設置有第一通孔，所述第一通孔連通所述第一腔體和所述第二腔體。通過在第一防濺部上設置第一通孔，可以使得攜帶有前驅體分子的載氣通過第一通孔從第二腔體進入第一腔體中，同時，第一通孔可以具有相較于第一防濺部表面積較小的面積，這可以避免鼓泡破碎產生的顆粒物大量地從第二腔體進入第一腔體中，即大部分所述顆粒物可以被第一防濺部的其他部件阻擋而無法通過出流口進入后端設備的腔體中。

19、一種可能的實現方式中，所述第二防濺部上設置有第二通孔，所述第二通孔連通所述第一子腔體和所述第二子腔體。通過在第二防濺部上設置第二通孔，可以使得攜帶有前驅體分子的載氣通過第二通孔從第二子腔體進入第一子腔體中，同時，第二通孔可以具有相較于第二防濺部表面積較小的面積，即第二防濺部上允許載氣通過的部位所占第二防濺部的比例可以較小，這可以避免鼓泡破碎產生的顆粒物大量地從第二子腔體進入第一子腔體中，即大部分所述顆粒物可以被第二防濺部的其他部件阻擋而無法通過出流口進入后端設備的腔體中。

20、第二方面，本技術提供一種設備，包括調壓閥、流量控制器、反應腔、真空泵以及第一方面所述的蒸發輸送裝置，所述調壓閥、所述蒸發輸送裝置、所述流量控制器以及所述反應腔依次連通，所述蒸發輸送裝置向所述反應腔內輸送前驅體蒸氣以在基底的表面形成功能層。

21、通過在設備中設置調壓閥，可以控制通入蒸發輸送裝置內的載氣的流量，所述載氣進入蒸發輸送裝置并攜帶前驅體分子從蒸發輸送裝置流出后，流量控制器對攜帶有前驅體分子的所述載氣的流量進行調節，使得攜帶有前驅體分子的所述載氣能夠以特定的流量和流速進入反應腔進行沉積，真空泵能夠對反應腔進行抽真空操作，使得反應腔內的真空度達到進行沉積的需求值；通過在設備中設置第一方面所述的蒸發輸送裝置，可以在不影響前驅體輸送的前提下，有效減少前驅體液鼓泡破碎產生的顆粒物流入后端反應腔的量，進而保障了沉積的良好效果，并在基底的表面形成功能層，得到半導體器件。

22、第三方面，本技術提供一種設備控制方法，應用于第二方面所述的設備，包括如下步驟：向所述蒸發輸送裝置內注入蒸氣；調節所述調壓閥，以調節蒸氣流入所述蒸發輸送裝置的流量；開啟所述真空泵以驅動所述蒸發輸送裝置的前驅體流入所述反應腔內；調節所述流量控制器，以調節所述前驅體流入所述反應腔的流量，所述前驅體進入所述反應腔內并沉積在基底上形成功能層。通過將一定流量的蒸氣輸入蒸發輸送裝置，并通過真空泵將前驅體從蒸發輸送裝置中吸出，使前驅體以一定流量進入設備的反應腔內，以保障沉積的良好效果，并在基底的表面形成功能層。

23、第四方面，本技術提供一種半導體器件，包括基底和位于所述基底上的功能層，所述功能層由基于第二方面所述的設備得到，或者，基于第三方面所述的方法得到。通過使用本技術蒸發輸送裝置輸送的前驅體蒸氣以在基底的表面沉積得到均勻的薄膜以形成功能層，可以制得性能良好的半導體器件。