專利名稱：改進霧氣和霧氣流性質的霧化前體沉積設備和方法
背景技術：
1、發(fā)明領域本發(fā)明涉及制備作為集成電路中電子元件的組成部分的配位化合物薄膜的設備，更具體地，涉及從霧化液態(tài)前體形成這種薄膜的設備。2、相關技術眾所周知，集成電路中的電子元件是由被導線層相連接和被絕緣層相隔絕的多層薄膜構成的。有些簡單的物質和化合物，例如硅玻璃，是采用液體沉積工藝形成的；而薄膜配位化合物，即含有兩個以上成分的化合物，在現(xiàn)有工藝中通常是采用例如真空噴鍍(即電子束，D.C.,R.F.，離子束等)，激光切割，反應性化學蒸氣沉積，包括金屬有機化學蒸氣沉積(MOCVD)，以及采用溶膠-凝膠(醇鹽)或羧酸鹽的液態(tài)加工方法而形成的。但是，這些已知的方法都不能夠制備可用于集成電路的性能優(yōu)良的金屬氧化物。除噴鍍法外，在所有其它的現(xiàn)有工藝方法中所形成的薄膜均有明顯的物理缺陷，如開裂、剝離等。利用現(xiàn)有的工藝方法，特別是噴鍍法，無法可靠地重復地制備出在集成電路所要求的誤差限度內的特定化學計量比的金屬氧化物。有些方法還具有危險性和毒性，例如化學蒸氣沉積法。大多數(shù)工藝需要在高溫下實施，這對集成電路是有害的，而且使被覆基體的“逐層覆膜”的效果很差；也就是說，現(xiàn)有技術的工藝會在基體上的任意非連續(xù)區(qū)域的邊界上造成膜沉積的相對過多的堆積。現(xiàn)有技術的液體沉積工藝無法精確地控制厚度以達到集成電路的制造要求。因此，到目前為止金屬氧化物和其它復合物質尚未在集成電路中獲得應用，除一兩個特殊的成本相對較高的應用外，例如鐵電性集成電路中噴鍍的鋯鈦酸鉛(PZT)的應用，但其使用壽命預期不長。
發(fā)明概述本申請的在先申請敘述了一種霧化沉積工藝及設備，它克服了現(xiàn)有工藝中復合化合物薄膜沉積的許多問題和不足，通過提供一種具有生產價值的、能夠方便和經濟地制備從幾個埃到幾個微米厚度的各種復合材料尤其是金屬氧化物的薄膜的工藝來滿足該行業(yè)的巨大需求。
上述在先申請敘述了一種方法及設備，其中一種液態(tài)前體被霧化，然后流經位于沉積室的一個基體和一阻隔板之間，液體沉積于所述基體之上。它公開了緊鄰并沿著所說基體的一側的周邊分布的，用以將霧氣注射入所說沉積室的一個注射組件，和緊鄰所說基體的另一側并沿其周邊分布的，用以將霧氣從所說沉積室排出的一個排氣組件，這種裝置可實現(xiàn)霧氣流在基體上的均勻分布?；w、阻隔板、注射噴嘴組件線以及排氣組件總和起來在所說的沉積室中構成一個半封閉的空間。
本發(fā)明提供一種使霧氣自身和基體之上的霧氣流的性質得以提高的霧化沉積設備和方法。
本發(fā)明通過使阻隔板具有與基體基本上相同的面積的手段來改進前述的霧化沉積設備。這里，面積基本相同是指在基體的平面上阻隔板的面積與基體的面積相差僅為10％或更低。阻隔板的平整度的容許偏差為所說阻隔板和所說基體之間平均距離的5％。與采用面積和誤差不在這些參數(shù)之內的阻隔板時得到的沉積膜相比。本發(fā)明的沉積膜具有更好的厚度均勻性。
本發(fā)明也通過設置一過濾裝置使霧氣在沉積之前經其過濾并調整方向來改進前述的設備和方法。過濾裝置優(yōu)選是一種濾孔大小可至1微米的鋼制篩網(wǎng)。該過濾裝置設置于注射組件中。沉積膜所表現(xiàn)出的逐層覆膜特征優(yōu)于未采用過濾裝置時的沉積膜。
本發(fā)明也通過在霧氣發(fā)生器和沉積室之間設置一緩沖室使霧氣流經其中來改進前述的設備和方法。緩沖室大到足以使可能引發(fā)表面形態(tài)缺陷的霧化微粒在進入沉積室之前沉降下來。如果采用不止一個霧氣發(fā)生器的話，緩沖室還有助于混合霧氣。緩沖室在加快薄膜沉降形成的速率的同時并不引起表面形態(tài)的缺陷。
本發(fā)明提供制造集成電路的設備，包括沉積室；位于沉積室之中的基體，基體確定了基體平面；產生液態(tài)前體霧氣的裝置；以及使霧氣流經沉積室，沿與基體平面平行的方向均勻地通過基體以在基體上形成液態(tài)前體的薄膜的裝置，其中使霧氣產生流動的裝置包括置于基體之上，與基體相互隔開并基本上平行于基體的阻隔板，在與基體平行的平面上的阻隔板的面積與在基體平面上的基體的面積基本相同。阻隔板的平整度的容許偏差優(yōu)選為阻隔板和基體之間平均距離的5％。該設備優(yōu)選還包括使沉積室保持真空的裝置，在阻隔板和基體之間形成直流電偏壓的裝置，和調節(jié)阻隔板以改變阻隔板與基體之間距離的裝置。優(yōu)選地，該設備包括緊鄰基體的一側并沿其周邊分布的，用以將霧氣注射入沉積室的一個注射噴嘴組件，緊鄰基體的與注射噴嘴組件相對的另一側并沿其周邊分布的一個排氣組件，基體、阻隔板、注射噴嘴組件以及排氣組件總和起來在沉積室中構成一個半封閉的空間。該設備優(yōu)選包括旋轉裝置，當霧氣沉積于基體之上時，所述旋轉裝置可使基體在平行于基體平面的平面上旋轉，該設備還優(yōu)選包括紫外輻射裝置，當霧氣流經沉積室時其可對霧氣進行紫外線輻射。當霧氣流入沉積室之中時，沉積室的溫度優(yōu)選維持在環(huán)境溫度的水平。
另一方面，本發(fā)明提供制造集成電路的設備，該設備包括沉積室；位于沉積室之中的基體，基體確定了基體平面；產生液態(tài)前體霧氣的裝置；以及使霧氣流經沉積室，沿與基體平面平行的方向均勻地通過基體以在基體上形成液態(tài)前體的薄膜的裝置，其中使霧氣產生流動的裝置包括置于基體之上，與基體相互隔開并基本上平行的阻隔板，阻隔板的平整度的容許偏差為阻隔板和基體之間平均距離的5％。
進一步地，本發(fā)明提供制造集成電路的設備，該設備包括沉積室；位于沉積室之中的基體，基體確定了基體平面；產生液態(tài)前體霧氣的裝置；過濾霧氣的過濾裝置；以及使霧氣流經沉積室從而在基體上形成一層前體液體的裝置。優(yōu)選地，過濾裝置含有一不銹鋼篩網(wǎng)。優(yōu)選篩網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸不大于1微米。使霧氣產生流動的裝置優(yōu)選含有緊鄰基體的一側并沿其周邊分布的，用以將霧氣注射入沉積室的一個注射噴嘴組件；緊鄰基體的與注射噴嘴組件相對的另一側并沿其周邊分布的一個排氣組件；所述的過濾裝置構成注射噴嘴組件的一部分。優(yōu)選地，注射噴嘴組件和排氣組件都含有多個沿基體周邊分布的噴嘴口，并且過濾裝置含有位于至少一個噴嘴口處的過濾器。該設備優(yōu)選還包括用以調節(jié)通過噴嘴口的霧氣流的調節(jié)裝置，該調節(jié)裝置含有在注射噴嘴組件的噴嘴口中形成的螺紋和旋入螺紋之中的中空的螺栓，螺栓中的至少一個含有位于螺栓空端處的過濾器?；w優(yōu)選為圓形，注射噴嘴組件優(yōu)選含有在基體的一個周邊形成一段圓弧線的一根導管，排氣組件優(yōu)選含有在基體的另一個周邊形成一段圓弧線的一根導管，以及噴嘴口優(yōu)選沿導管的弧線分布。優(yōu)選地，使霧氣產生流動的裝置還包括置于基體之上，與基體相互隔開并平行的阻隔板，并且其中基體、阻隔板、注射噴嘴組件以及排氣組件總和起來在沉積室中構成一個半封閉的空間。
本發(fā)明還提供制造集成電路的一種方法，該法包括下列步驟提供一種液態(tài)前體；將一基體放入一封閉的沉積室中；產生液態(tài)前體的霧氣；過濾霧氣；使過濾的霧氣流經沉積室以在基體上形成一層前體液體；處理沉積在基體上的液層以形成一固體物質的薄膜；以及完成集成電路的制造以使集成電路的元件中包含有固體物質薄膜的至少一部分。所述的前體優(yōu)選含有一種在一種前體溶劑中的金屬化合物，所述的金屬化合物選自金屬烷氧化物和金屬羧酸鹽，以及金屬烷氧基羧酸鹽。使霧氣流動的步驟優(yōu)選在使基體維持在環(huán)境溫度和在沉積室中維持100至800托之間的真空條件下實施。過濾步驟優(yōu)選包括使霧氣通過尺寸不大于1微米的濾孔。使霧氣流動的步驟優(yōu)選包括在緊鄰并沿著基體的一側的周邊處將前體霧氣注射入沉積室中，并在緊鄰基體的另一側并沿其周邊的區(qū)域將前體霧氣從沉積室排出，從而使前體霧氣流沿基體實現(xiàn)均勻的分布。優(yōu)選地，基體表面確定著基體平面，而且霧氣在基體和阻隔板之間流動，所述的阻隔板位于沉積室中，與基體相互隔開并平行于基體平面。優(yōu)選地，該方法還包括在使霧氣流動的步驟之前使霧氣通過一緩沖室的步驟。使霧氣通過緩沖室的步驟優(yōu)選在過濾的步驟之前實施。該方法優(yōu)選包括當霧氣流經沉積室時對霧氣實施紫外線輻射的附加步驟。處理步驟優(yōu)選包括對沉積在基體之上的液層實施紫外線輻射。
本發(fā)明還有一個方面是提供制造集成電路的設備，該設備包括沉積室；位于沉積室之中的基體，基體確定了基體平面；產生液態(tài)前體霧氣的裝置使霧氣流經沉積室從而在基體上形成一層前體液體的裝置；以及霧氣所通過的緩沖室，緩沖室位于產生霧氣的裝置和使霧氣流動的裝置之間。優(yōu)選地，緩沖室含有一個大到足以使可能引發(fā)表面形態(tài)缺陷的霧化微粒在緩沖室中沉降下來的容器。優(yōu)選地，使霧氣流動的裝置包括用于過濾霧氣的過濾裝置，而且過濾裝置含有的網(wǎng)孔尺寸不大于1微米。
采用這些改進的阻隔板、過濾器和緩沖室，即使在加快沉積速率的情況下也能夠獲得較好的薄膜，因此提高了霧化沉積工藝的經濟效率。以下更為詳細的說明以及附圖將對本發(fā)明其它的目的、優(yōu)點以及顯著的特性做進一步的闡述。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個霧化沉積系統(tǒng)的沉積室的側面剖視圖；圖2是圖1系統(tǒng)的進氣和排氣噴嘴組件的平面圖；圖3是圖1和圖2系統(tǒng)的一個進氣噴嘴的放大平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個霧化沉積系統(tǒng)的霧化發(fā)生器的側面示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個緩沖室及相關的導入和導出口的平面示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一種集成電路的制造工藝的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個霧化沉積系統(tǒng)的優(yōu)選實施方案的俯視圖；圖8和圖9表示的是在兩種不同位置的阻隔板組件和基體，用以說明阻隔板與基體之間的可調節(jié)關系；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明在沉積室中放置有紫外線光源的透視圖；圖11是按照本發(fā)明的設備和方法所制備的集成電路片的一個部分的截面的側視圖；和圖12表示說明書中敘述的樣品A、B、C和D的漏泄電流密度和介電常數(shù)與電容器樣品的關系圖。
優(yōu)選實施方案的說明1、概述圖6是根據(jù)本發(fā)明的工藝的優(yōu)選實施方案的流程圖；由該工藝所制備的集成電路的一個部分如圖11中所示。在步驟P1中提供了一個基體5。在本工藝中，“基體”一詞從廣義上講可以是其上沉積有一個重要的1130層的任意一層或多層材料5，從狹義上講它是指一個硅片1122，集成電路1110最終在其上形成。除非文中特別指出，否則這里所說的基體一詞均是指通過采用本發(fā)明的工藝和設備可使一層物質在其上沉積的任意物體。步驟P1所提供的基體優(yōu)選包含一P型硅片1122。在步驟2中，初始形成的集成電路層1124、1126和1128構成一基體5，金屬氧化物層1130沉積于其上。首先，由濕法形成一個大約5000埃厚度的二氧化硅絕緣層1124。二氧化硅層一般被刻蝕成必要的形狀，通過沉積適當?shù)拟亴?126、鉑層1128、介電層1130和鉑層1132而制成所需的集成電路器件。鈦金屬薄層1126優(yōu)選通過原位噴鍍的方法沉積在二氧化硅層1124之上，一個2000埃厚度的鉑電極層優(yōu)選通過原位噴鍍的方法沉積在鈦層1126上?！霸弧钡暮x是指鈦和鉑都是在不使真空條件停頓的情況下進行噴鍍的。鈦層1126根據(jù)需要可有可無。當鈦層存在時，它通過擴散入二氧化硅和鉑中來幫助鉑層1128與二氧化硅層1124的粘合。隨后采用本發(fā)明后述的設備和方法沉積出一個如鋯鈦酸鉛或BST的物質層1130。在層1130之上再沉積厚度為2000埃的另一個鉑層。然后將復合片1110退火，用圖案覆蓋并進行光照的方法在其上形成圖案，并進行深層刻蝕至電極層1128，從而得到電容器集成電路器件1112，其中之一的截面如圖11所示。將測試儀器的一端引線與鉑電極層1128相連，用一個精密探針將另一個電極層1132與測試儀器的另一端引線相連，這樣可對所得的器件進行測試。
步驟P6是制備一種底漆。在優(yōu)選的實施方案中，該步驟包括提供大量的單一溶劑，例如2-甲氧基乙醇、二甲苯或醋酸正丁酯，當然也可以包括將幾種溶劑例如三種前述的溶劑進行混合的步驟。不論是單一溶劑還是幾種溶劑的混合物，所優(yōu)選的溶劑就是前體的最終溶劑，也就是在后面將要敘述的步驟P22中所用的前體的溶劑。可用作底漆的一些溶劑以及它們的沸點為醇類溶劑，如1-丁醇(117℃)、1-戊醇(117℃)、2-戊醇(119℃)、1-己醇(157℃)、2-己醇(136℃)、3-己醇(135℃)、2-乙基-1-丁醇(146℃)、2-甲氧基乙醇(124℃)、2-乙氧基乙醇(135℃)和2-甲基-1-戊醇(148℃)；酮類溶劑，如2-己酮(甲基丁基酮)(127℃)、4-甲基-2-戊酮(甲基異丁基酮)(118℃)、3-庚酮(丁基乙基酮)(123℃)和環(huán)己酮(156℃)；酯類溶劑，如醋酸丁酯(127℃)、醋酸2-甲氧基乙酯(145℃)和醋酸2-乙氧基乙酯(156℃)；醚類溶劑，如2-甲氧基乙基醚(162℃)和2-乙氧基乙基醚(190℃)；以及芳香烴，如二甲苯(138℃-143℃)、甲苯(111℃)和乙基苯(136℃)。
在步驟P8中底漆被涂施到基體5上。在下面將要詳述的優(yōu)選的實施方案中，底漆被霧化，通過一篩網(wǎng)過濾器33過濾，并在沉積室2中涂施到基體5上。這里所用的“霧氣”一詞定義為被氣體所負載的液體的微滴?！办F氣”一詞包括一種氣溶膠，后者通常被定義為固體或液體微粒于一種氣體中的膠體化懸浮體。霧氣一詞也包括前體溶液于一種氣體中的蒸氣、霧以及其它霧化的懸浮體。由于上述術語在公眾中已被廣為應用，它們的定義并不十分精確，內涵上互有交疊，不同的作者對它們的使用也可能有所不同。在本說明書中，氣溶膠一詞包括本發(fā)明所參考的《氣溶膠科學與技術》(Aerosol Science andTechnology,by Parker C.Reist,McGraw-Hill,Inc.,New York,1983)一書中所述的所有的懸浮體。本文中所用的“霧氣”一詞其含義比氣溶膠一詞更為寬泛，包括那些氣溶膠、蒸氣或霧這些術語可能未及反映的懸浮體。當?shù)灼犰F氣流入和通過沉積室2時，可以對霧氣進行紫外線輻射處理，或在這之后對基體5進行紫外線處理，如虛線P11和P12分別所示的步驟。但優(yōu)選的實施方案并不包含步驟P11和步驟P12。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在步驟P8中，在前體沉積之前采用一種底漆的做法與不采用底漆的做法相比較，前者會使薄膜具有較好的形態(tài)特征和較低的漏泄電流。
在步驟P20中制備了一種前體液體。前體優(yōu)選是一種金屬烷氧基羧酸鹽，其制備方法在本文所參考的美國專利申請No.08/132,744中有敘述，并且后面將給出一個詳細的實施例。步驟P20所制備的前體一般都大量制備并貯存?zhèn)溆?。在即將使用前體之時，進行一個溶劑交換步驟或一個濃度調節(jié)步驟，或這兩個步驟都進行，為實際應用提供最適宜的前體。溶劑交換步驟在本文所參考的美國專利申請No.08/165,082中有詳細敘述。最終的前體溶液優(yōu)選用作在應用底漆之后的整個沉積工藝中唯一的前體來源。但是，本發(fā)明也注重于采用多個平行的或連續(xù)的前體來源。特別地，可能平行地采用其它的前體源以進行改性修飾獲得最終所需的化合物。
本發(fā)明所采用的前體液體是穩(wěn)定化的溶液。這里，“穩(wěn)定化”意味著所需的最終化合物的主要的氧一金屬鍵在前體形成的過程中生成，而且在形成之后也是穩(wěn)定的。這包含兩個含義。第一，在經貯存相當長的時間后溶液未發(fā)生反應或變質。第二在前體形成的過程中所生成的化學鍵在整個沉積過程中保持穩(wěn)定并構成最終所需化合物的化學鍵的至少一部分。也就是說，前體中的金屬-氧鍵保持穩(wěn)定，并經過沉積工藝后形成了最終所需的金屬氧化物中的金屬-氧鍵。
根據(jù)本發(fā)明的方法，經篩網(wǎng)過濾的前體液體的霧氣在環(huán)境溫度下均勻地流經和流在基體5上面。這里，環(huán)境溫度是指周圍環(huán)境的溫度。也就是說，除了周圍環(huán)境的傳熱外，沒有其它的熱量作用于基體。當采用紫外線輻射時，周圍環(huán)境的溫度要比室溫稍高一些，而當無紫外線輻射并采用真空來對基體進行處理時，環(huán)境溫度可能比室溫稍低一些。根據(jù)前述的結果，一般環(huán)境溫度可能在-50℃至100℃之間。優(yōu)選環(huán)境溫度在15℃至40℃之間。
如后面進一步討論的那樣，霧氣流動過程中重要的一點是霧氣通過多個導入口流經基體5并通過多個排氣口從基體5上面的空間排出，這些導入口和排出口緊鄰并沿基體5的周邊分布，使霧氣流沿基體5呈現(xiàn)均勻的分布。
在沉積過程之中、之后或同時在這兩個時間段內，將前體液體進行處理以在基體5上形成一固體物質的薄膜。在本發(fā)明中，“處理”一詞是指下面過程中的任意一個或任意組合真空處理、紫外線輻射、電極化、干燥、加熱和退火。在優(yōu)選的實施方案中，在步驟P24中用紫外線輻射對前體溶液在沉積過程中進行處理。紫外線輻射優(yōu)選也在步驟P28中在沉積之后進行實施。經過沉積之后，在基體5上所沉積的物質(在優(yōu)選的實施方案中它呈液體)優(yōu)選進行一段時間的真空處理，然后加熱，再然后退火處理。紫外線固化過程的化學機理尚未完全弄清。據(jù)信紫外線有助于金屬氧化物分子、或構成所需最終化合物的其它成分與溶劑和有機質或前體化合物的其它片段的離解。
許多復合薄膜例如鐵電薄膜的一個重要的參數(shù)是它們通常都被要求非常薄(如200埃到5000埃的范圍)。通過本發(fā)明的工藝和設備可容易地達到這樣的薄膜厚度。如果需要的話，本發(fā)明也可用于制備較厚的薄膜。
本發(fā)明十分適用于諸如鐵電物質、超導物質、高介電常數(shù)材料和玉石等化合物的高質量薄膜的沉積。例如，本發(fā)明可用于沉積以通式ABO3所示的鐵電物質的薄膜，包括PbTiO3、PbxZryTiO3、PbxLayZrzTiO3和YMnO3(Y表示任意的稀土元素)。此外，本發(fā)明也可用于沉積鈦酸鋇鍶[(Ba,Sr)TiO3]、鈦酸鍶[(SrTiO3)]以及其它多元素化合物的薄膜，例如在本發(fā)明所參考的美國專利申請No.965,190(申請日1992年10月23日，題目鐵電性高介電常數(shù)的層狀超晶格材料及集成電路的制造)中所敘述的那些化合物。
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的實施方案的一個薄膜沉積設備，該設備通常以1表示。設備1含有一個沉積室2，它包括一個基體載體4、阻隔板6、一個進氣噴嘴組件8、一個排氣噴嘴組件10和一個紫外線輻射光源16。沉積室2包括主體12和保護主體12的蓋子14，二者在沉積室2內形成一密閉空間。沉積室與許多后面介紹的外部的真空源相連。蓋子14與主體12是用18處所示的鉸鏈以樞軸形式相連。在操作過程中，霧氣和惰性載氣通過管45沿方向43導入，流經進氣噴嘴組件8，霧氣沉積在基體5上。多余的霧氣和載氣通過排氣噴嘴10被排出沉積室2。
基體載體由兩個導電材料例如不銹鋼的圓盤3和3’組成，上面的圓盤3與下面的圓盤3’(底盤)被一絕緣材料7如delrin所隔離。在一個示例性的實施方案中，采用直徑5英寸的基體5，基體載體4的直徑則為6英寸，它被一個可旋轉的軸20所支撐，而后者則與電動機18相連接，因此載體4和基體5在沉積過程中是可以旋轉的。絕緣軸22將座落于其上的基體載體4和基體5與施加在沉積室主體12上的直流電壓隔絕開來，這樣在基體載體4和阻隔板6之間就產生了一個直流電偏壓(通過沉積室主體12)。這種直流電偏壓可以用于例如當薄膜正在基體5上沉積時對薄膜進行場極化處理。絕緣軸22通過聯(lián)軸器21與軸20和軸20’相連接。電源102通過導線106在連接點108與沉積室2的主體12相連通，通過導線104經饋通23到達黃銅套管25，在底盤3’和阻隔板6之間產生一個直流電偏壓。
阻隔板6由導電材料如不銹鋼制成，其尺寸大到足以超過與之平行的基體5的大小，這樣由導入管26和噴嘴組件8所注射進來的蒸氣源或霧氣就被迫在阻隔板6和基體載體4之間的空間內在基體5的上面流動。阻隔板6優(yōu)選具有和基體5相同的直徑。如果阻隔板6在平行于基體的平面上的面積與基體5的面積相差不超過10％，則可獲得最佳的效果。也就是阻隔板6的面積大于基體5的面積不超過10％，或小于基體5的面積也不超過10％。如圖1所示，阻隔板6優(yōu)選通過多個棒24與蓋子14相連，這樣無論何時，一旦蓋子被打開，阻隔板6也就與基體5分離開來。
圖8和圖9顯示的是處于與基體載體4不同距離的阻隔板6。每個棒24均為不銹鋼棒，與沉積室的蓋子14相連。每個棒24上都有鉆孔(圖1)，通過旋入其中的螺栓35將棒24與阻隔板6連接起來。每個棒24都開有孔來容納一個固定螺絲36，以確保螺栓35旋在棒24中。在不把棒24和沉積室蓋子14分離的情況下，松開固定螺絲36，調節(jié)棒24與螺栓35的相對位置，然后再旋緊螺絲36，每個棒的有效長度最大可調節(jié)1/2英寸。每個棒24都是可活動的。根據(jù)原材料、流動速度等的不同，通過調節(jié)棒24的不同長度L和L’等等來調節(jié)阻隔板6和基體載體4(和基體5)之間相應的空間S和S’等等。例如，調節(jié)棒的長度L可使空間S在0.10至2.00英寸的范圍變化。一旦在適當?shù)奈恢茫?4如上所述也是可調節(jié)的。這樣，棒24、螺栓35和螺絲36構成了一個調節(jié)阻隔板6的調節(jié)裝置。當鈦酸鋇鍶前體液體(其制備見后述)被沉積時，基體5和阻隔板6之間的空間優(yōu)選大約在0.35英寸至0.4英寸之間。阻隔板6的平整度的容許偏差優(yōu)選最多達阻隔板6與基體5之間距離的5％。也就是說，在任何一個給定點上的基體5和阻隔板6之間的距離與在任何其它的點上的基體5和阻隔板6之間的距離的差值不超過基體5和阻隔板6之間平均距離的5％。例如，如果基體5和阻隔板6之間的平均距離為0.38英寸，基體上沒有一點距阻隔板的距離將超過0.40英寸，或沒有一點距阻隔板的距離小于0.36英寸。
如果阻隔板在上述規(guī)定的限度內，即阻隔板的面積大約與基體相同且其平整度的容許偏差不超過5％，與阻隔板超出上述限度的情形相比，前者可獲得較好的厚度均勻性和較高的沉積速率。
圖7是本發(fā)明一個示例性實施方案的設備的俯視圖。如圖7所示，一個范圍為0至1000托的溫度補償型電容壓力計710控制著沉積室2的壓力，其信號控制著下游的控制閥(圖中未標出)以精確地維持沉積室2的壓力。通過打開閥713來使沉積室2中達到低于5.0×10-6托的高真空。沉積室2的高真空便于在沉積操作步驟之前將沉積室壁上和位于沉積室內的基體5所吸附的水汽除去。
在沉積操作過程中用真空泵將沉積室2的壓力保持在約100托至800托之間。沉積室的排氣系統(tǒng)包括一個通過閥726與沉積室2相通的液氮冷阱709。沉積室2通過一氣動的狹縫閥703與一外室(圖中未標出)相通。通過觀察窗718可以在沉積操作過程中觀察沉積室2內部的狀況。
通過調節(jié)一來自氣源736的惰性氣體流如氬氣流進入霧化發(fā)生器46-1的速率，并采用質量流量控制器708和VCR閥725-3來控制前體的分散速率，使前體液體流經緩沖室42進入沉積室2。其它質量流量控制器748、閥和閥7254與霧化發(fā)生器46-2相連，后者通過VCR閥725-5與緩沖室42相連，這樣可以控制底漆的分散速率，通過調節(jié)一來自氣源736的惰性氣體流如氬氣流進入霧化發(fā)生器46-2的速率，使底漆流經緩沖室42進入沉積室2。采用一個單獨的質量流量控制器758將來自氣源738的氧氣和/或其它惰性氣體或活潑氣體通過VCR閥725-7導入緩沖室42。
圖2更清楚地繪出了進氣噴嘴組件8和排氣噴嘴組件10。進氣噴嘴組件8包含一個接收來自緩沖室的霧化溶液的進氣管26，這還將在后面結合圖5加以說明。進氣管26與含有多個小孔或進氣口31的弓形管28相連，進氣口31對應著沿著管28的內圓周分布的圓心至圓心間隔1/4英寸的可活動的螺絲30和可活動的進氣噴嘴33。
圖3是一個進氣噴嘴33的平面圖。它包括含有放大的中空的帶有邊緣303的螺絲頭301的一個螺絲33，中空的螺桿中心軸39(圖2)和一個篩網(wǎng)過濾器310。篩網(wǎng)過濾器310優(yōu)選在螺絲頭301和中心軸39連接之前摩擦置入螺絲頭301內，但也可以用銅鋅合金焊接在邊緣303的外表面上。優(yōu)選地，噴嘴33的所有部分，包括篩網(wǎng)過濾器310都是由不銹鋼制成。篩網(wǎng)過濾器310優(yōu)選是一個不銹鋼的編織的篩網(wǎng)過濾器，網(wǎng)線之間的網(wǎng)孔315的面積大約為1平方微米。研究發(fā)現(xiàn)，在其它條件相同的情況下，采用這種篩網(wǎng)過濾器會部分程度地降低沉積速率，但這一點可通過增加進氣孔31的數(shù)目和/或增大進氣孔的面積來很容易地克服。過濾器可以校準霧氣的方向，使霧氣在基體上面的流動更加均勻和減少湍流度，這樣就降低了在霧氣流中出現(xiàn)異常的機會，而這種異常則往往會產生非均勻性。
排氣噴嘴組件10含有一個弓形排氣管29，排氣管29具有多個小孔或排氣口31’，其上帶有可活動螺絲30。排氣噴嘴組件10的結構與進氣噴嘴組件的結構非常相似，除了它不含有進氣噴嘴33外，而且它還有一根管34通向真空/排氣源(圖中未標出)。管28和29的端套是可活動的以便于清洗。進氣噴嘴組件的弓形管28和相應的排氣噴嘴組件的弓形管29分別相對環(huán)繞在基體載體4的周邊區(qū)域4-1和4-2。
在一個沉積鈦酸鋇鍶(BST)薄膜的示例性的實施方案中，管28和29上的孔31和31’的中心主要位于基體載體4上方0.375英寸的距離處。但如圖8和圖9所示，這一距離是可被調節(jié)的以適應具體的沉積過程的要求。
每個管28和管29一般由外徑為1/4英寸的不銹鋼管制成，其內徑大約為3/16英寸。每個管28和管29的內壁優(yōu)選經過電拋光處理。管28和29上的多孔31和31’彼此的圓心到圓心之間的間隔大約為1/4英寸，并且都開孔可容納4-40個(1/8英寸)帶端頭螺絲。
通過這種結構，并且通過有選擇地用螺絲30旋入噴嘴33來調節(jié)弓形管28上噴嘴33的位置，以及通過有選擇地卸去螺絲30來調節(jié)弓形管29上開通狀態(tài)的排氣孔31’的位置，基體5上的氣化溶液流或霧氣流的各種溶液組成和流動速度等就能夠很好地得到控制，從而在基體5上實現(xiàn)薄膜的均勻沉積。
根據(jù)圖1和圖2，基體載體4、阻隔板6、進氣噴嘴組件8和排氣噴嘴組件10共同構成了一個圍繞著基體5的上表面/暴露表面的相對小的半封閉的沉積區(qū)17，而且在整個沉積過程中，氣化溶液被包含在該區(qū)域內。
雖然我們對基體載體4、阻隔板6、進氣噴嘴組件8和排氣噴嘴組件10的示例性的實施方案作了圖示和文字說明，在本發(fā)明的范圍內也可以采用作了某些改變的這些結構。例如，弓形進氣管28和排氣管29可以用其它結構的管例如V型管或U型管，或帶有狹縫的管所代替，或簡單地被多個分立的噴嘴或分立的排氣口所代替。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一組集合管線40的截面圖。該集合管線40是用來向進氣噴嘴組件8供應氣化溶液(霧氣或氣溶膠)的，一般含有一緩沖室42，一組通過各自的閥725-2、725-5、725-7與相應的霧化發(fā)生器相連的多個入口管44，一個用于調節(jié)(氣化溶液)從緩沖室42向噴嘴組件8的流動狀態(tài)的沉積閥725-1，以及一個鼓風排氣閥725-6。從閥725-2、725-5和725-7引出的入口管44和與沉積閥725-1相連的出口管49呈90度的角度，這是本發(fā)明的一個特征。緩沖室42大到足以使霧氣在該室內需要滯留平均約1至5分鐘，優(yōu)選為約2.5分鐘的時間。這一時間間隔以及入口管44和出口管49之間90度的夾角可使霧氣中可能引起表面形態(tài)問題的任何大的液滴，即尺寸超過約2微米的液滴沉降下來。當同時采用不止一種霧氣時，例如當一種底漆與前體共同被導入時(見后文)，它可使霧氣相混合直至形成單一的均相的霧氣。在優(yōu)選的實施方案中，緩沖室優(yōu)選為內徑約3英寸(圖5中的垂直方向)和長度約4英寸(圖5中的水平方向)，并以不銹鋼為材質的一個圓筒。
在使用過程中，一個或多個霧化發(fā)生器46-*被用來產生一種或多種不同的霧氣，這些霧氣隨后通過閥725-*和入口管44流入到緩沖室42中。
流入到緩沖室42中的霧氣被混合成單一的均勻的霧氣溶液，隨后通過閥725-1和入口管26以一合適的速度流入到沉積室2中。閥725-1可被選擇地關閉，這樣如果需要的話可使沉積室2能夠被真空減壓，或根據(jù)需要將集合管系統(tǒng)進行清洗。類似地，排氣閥725-6的出口管與一真空源(未標出)相連，這樣，當需要排空/清洗一個或多個霧化發(fā)生器46時，閥725-1可以被關閉，閥725-6和一個或多個閥725-*可以被打開，且緩沖室42能夠被真空減壓，通過真空泵(未標出)施加真空或采用標準的反吸型排氣手段以對霧化發(fā)生器46和緩沖室42進行清洗。
在進入沉積室2之前，穩(wěn)定化的前體溶液經超聲波攪動而被氣化或霧化，制成穩(wěn)定化前體溶液的霧氣。圖4是本發(fā)明所采用的霧化發(fā)生設備的一個示例性實施方案的側面示意圖；霧化發(fā)生器46包括一封閉的容器54，一個用流體密封和真空密封固定在容器54底部的TDK TU-26B或等同的超聲波傳感器56，以及一個可以調節(jié)頻率和振幅的電源72。容器54是一個沒有內過濾筒的改進型的MilliporeWaferguard T-Line氣體過濾器(目錄號YY50 005 00)。如箭頭420所指的氣體的流動方向與過濾器正常操作下所取的方向是相反的。傳感器56被安置在霧化發(fā)生器46底部的一個凹洞中。霧化發(fā)生器46還包括一個入口60和一個出口62以使載氣通過容器54。電源72包括一個頻率控制裝置，即能夠旋轉調節(jié)傳感器56的頻率的頻率控制盤73，和一個振幅控制裝置75，即能夠旋轉調節(jié)傳感器56的輸出振幅的振幅控制盤75。通過調節(jié)傳感器的頻率和振幅，可以控制霧氣的微粒大小。調節(jié)微粒的大小可使人能夠調節(jié)沉積過程的表面形態(tài)、逐層覆蓋特征以及沉積速率。
在實際操作之前，將預定量的前體液體64通入容器54中。在操作過程中，傳感器56在電激發(fā)下制備出前體液體的霧氣66。通過入口60將一種惰性載氣通入霧氣66中，使惰性載氣變濕或被霧氣所飽和。然后將濕的載氣通過出口62流入到集成管線40中。載氣一般為一種惰性氣體如氬氣、氦氣或氮氣，但在適當?shù)那闆r下其中可以含有一種活潑氣體。
由于圖4所示的霧化發(fā)生器46產生的氣化溶液能夠在沒有例如凝結的復雜情況下有效地流動或注入到沉積室2中，因此這種霧化發(fā)生器具有特別突出的優(yōu)點。
圖10是表示在沉積室2中放置一個紫外線光源16的透視圖。在沉積工藝之中或之后通過提供紫外光來實現(xiàn)本工藝中的光增強。人們相信紫外線輻射能夠促進溶劑和有機質與前體的離解，因此加快了干燥過程。另外，在沉積工藝之前采用紫外線輻射有助于從沉積室2中以及基體5上將濕氣除去(脫附作用)。紫外線光源16在沉積室中的位置并不十分重要，因為紫外線輻射被沉積室2的不銹鋼內壁反射到進氣噴嘴8和排氣噴嘴10之間的空間，以及反射到基體5上，這種輻射能夠提供上述的光增強效果。
紫外線光源16包括至少一個位于沉積室2中的紫外燈，在那里提供一個紫外線輻射浴?？刹捎玫墓庾V燈包括紫外燈和激態(tài)原子激光器。在任一情形下，調節(jié)紫外線光源16所提供的輻射浴的頻率以最大限度地將所需的化合物與溶劑和有機質或其它碎片離解開來。在第一種情形下，將一個激態(tài)原子激光器所產生的輻射的頻率調節(jié)到離解或打斷在沉積過程中所形成的溶劑鍵、前體化學鍵合鍵和/或任意中間有機配位鍵所需的相應能量的水平，保持給定的前體液體中的所需化合物。另一個可選擇的方案是，如果紫外線光源16是一個紫外燈(或多個紫外燈)，那么這種頻率的調節(jié)可通過用另一個(組)具有更需要的頻譜的紫外燈替換這一個(組)紫外燈的方法來完成。
如果用一個氣化的烷氧基羧酸鹽原料來沉積一個鐵電性薄膜，例如下文所述當沉積一種前體以形成鈦酸鋇鍶(BST)時，優(yōu)選使用一個Danielson Phototron PSM-275紫外線光源16，它產生的紫外線輻射波長大約為180至260納米。該波長范圍內的紫外線輻射可以非常有效地使BST與氣化的烷氧基羧酸鹽、溶膠-凝膠、MOD或其它液體化學原料形成的鍵產生共振并使其離解。
圖1所示的設備包括一個在沉積操作中在沉積室2中施加一直流電偏壓的電源102。電源102包括直流電入口104和出口106。施加在輸入套管25和沉積室主體12之間的直流電壓通常為350伏。直流電偏壓使鐵電性薄膜獲得原位極化，提高了薄膜的質量。沿晶體C-軸(主極化軸)的偶極順序常常是合乎需要的，而且所得的順序減少了能夠引起疲勞和保留問題的位錯密度。大于或小于350伏的直流電偏壓也可用來實現(xiàn)上述的結果。另外，在進行沉積時，紫外線輻射和直流電偏壓可同時或依次地，并且重復地施加在沉積室2中。
可采用一個輔助的加熱裝置，例如一個加熱盤(未標出)來對已沉積在基體上的一個前體的薄膜進行烘烤和/或退火。雖然烘烤/退火工藝可以在沉積室12中進行，如圖6中的步驟P11和P12所說明的那樣，但烘烤和退火優(yōu)選在一輔助室中來實施。退火優(yōu)選在氧氣爐中進行。高能量密度的紫外線輻射，例如來源于一個漫射激態(tài)原子激光器光源的輻射，也是一種優(yōu)選的退火手段。3、工藝實施例下面是制備鈦酸鋇鍶(BST)前體和利用鈦酸鋇鍶作為電容器介電物質以制造一電容器的方法的詳細實施例。在表1中，“FW”指分子量，“gram”指重量單位“克”，“mmol”指毫摩爾，以及“Equiv.”指溶液中分子的當量數(shù)。按表1所給出的各化合物的數(shù)量進行稱量來開始步驟P20(圖6)。將鋇放入100毫升2-甲氧基乙醇中并使之反應。將第一批稱量的2-乙基己酸加入到混合物中并攪拌。然后向混合物中加入鍶。一旦反應結束，向混合物中加入第二批稱量的2-乙基己酸。將混合物加熱到最高溫度為115℃并攪拌以蒸餾除去所有的水。將混合物冷卻。向混合物中加入異丙氧化鈦，隨后將混合物用220毫升外加的2-甲氧基乙醇稀釋。將混合物加熱到最高溫度為116℃并攪拌。蒸餾除去所有的異丙醇和水，完成步驟P20。在步驟P21中，用外加的2-甲氧基乙醇將混合物稀釋到體積精確為200毫升。所得的混合物的濃度為0.490M(摩爾/升)，其中鋇與鍶之比為0 69986:0.30014。
表1Ba0.7Sr0.3TiO3
由2-乙基己酸鋇、2-乙基己酸鍶和2-甲氧基乙氧化鈦所組成的前體溶液的合成中所涉及的化學反應如下實施例1:2-乙基己酸鋇鋇金屬+2-乙基己酸→2-乙基己酸鋇+氫氣實施例2:2-乙基己酸鍶鍶金屬+2-乙基己酸→2-乙基己酸鍶+氫氣實施例3:2-甲氧基乙氧化鈦異丙氧化鈦+2-甲氧基乙醇→2-甲氧基乙氧化鈦+異丙醇采用2-甲氧基乙醇作為溶劑可使體系中存在的任何水通過蒸餾而除去，因為2-甲氧基乙醇較高的沸點使其在水被蒸出的過程中仍保留在體系中。因此，所得的前體是完全無水的。采用2-乙基己酸鋇和2-乙基己酸鍶是因為在前體中選用如這些化合物的中等鏈長的羧酸鹽所形成的薄膜在烘烤時不發(fā)生如采用長鏈羧酸鹽時所形成的薄膜在烘烤時發(fā)生的開裂、起泡或剝落現(xiàn)象。鍶和鋇的2-甲氧基乙氧化物經試驗，但被證明是對空氣和水過于敏感的。2-甲氧基乙氧化鈦與對空氣不敏感的2-乙基己酸鈦相比，前者可得到較好的薄膜。雖然2-甲氧基乙氧化鈦對空氣敏感，但其敏感度比起異丙氧化鈦還是較小。
將如上所述生成的鈦酸鋇鍶前體用于圖6所示的本發(fā)明的方法中，采用圖1至5和圖7至10所示的設備，制造出如圖11所示的一個電容器。
將上述的一個鈦酸鋇鍶前體放到霧化發(fā)生器46-1的容器54中(圖7)，并將2-甲氧基乙醇溶劑加入到霧化發(fā)生器46-2的容器54中。首先，把一個含有其上沉積著二氧化硅層和鉑層的硅片的基體在一個大氣壓下的爐中(@ Colorado Springs，Colorado)在180℃預烘烤10分鐘。將基體放在沉積室中的基體載體4上。沉積室被一臺與閥726相連接的低級真空泵(未標出)減壓至0.4托。其次，將基體旋轉電動機18打開以使基體載體4旋轉。然后將紫外線光源16打開以脫附沉積室中的濕氣以及基體上的任何濕氣。用一種惰性氣體704例如氬氣或氮氣經閥727和707緩慢反填充沉積室，使其壓力達到大約595托。然后，打開經過特殊加工的真空管線702以將沉積室的壓力穩(wěn)定在大約595托。關閉閥725-6，然后打開注射閥725-1和沉積閥725-4和725-5，開始讓來自氣源736的氬氣流通到超聲波霧化發(fā)生器46-2中。然后將超聲波霧化發(fā)生器46-2開動一分鐘，使厚度約100埃的底漆的薄膜在室溫下沉積于基體上。然后關閉沉積閥725-1，打開閥725-6，關閉霧化發(fā)生器46-2之中的傳感器56，用鼓風裝置705向緩沖室42鼓風，直至霧化發(fā)生器46-2達到環(huán)境溫度。用來自氣源736的氬氣通過鼓風裝置705來清洗緩沖室42。然后關閉閥725-4和725-5。再次打開沉積閥725-1，也打開閥725-3和725-2，讓來自氣源736的氬氣流通到超聲波霧化發(fā)生器46-1中。然后將超聲波霧化發(fā)生器46-1開動30分鐘，使厚度約1500埃的薄膜在室溫下沉積于基體上。該沉積工藝均采用氬氣載氣將底漆霧氣和鈦酸鋇鍶前體霧氣帶到基體5上。當足夠量的鈦酸鋇鍶前體沉積于基體上形成一薄膜后，關閉霧化發(fā)生器46-1和基體旋轉電動機。關閉沉積閥725-1，然后打開閥725-6，用鼓風裝置705向緩沖室42鼓風，直至霧化發(fā)生器46-1達到環(huán)境溫度。用來自氣源736的氬氣通過鼓風裝置705來清洗緩沖室42。當硅片停留在沉積室中時，沉積室的壓力被緩慢減至0.4托。然后關閉紫外線光源16。再次，關閉閥713并向沉積室鼓風使其達到大氣壓力。然后將硅片從沉積室取出并在400℃后烘烤2分鐘。然后將硅片在800℃氧氣氣氛中退火80分鐘。然后將硅片用已熟知的光抗蝕技術進行刻蝕以制備多個電子元件1112。由這一工藝過程制成的樣品在下面被稱為樣品A。
重復上述工藝過程以制備另一個被稱為樣品B的樣品，除了僅在步驟P24中施加紫外線輻射。也就是說，對于樣品B，當霧氣正在沉積的時候將紫外線輻射施加于霧氣，但不施加于前體。在制備樣品C的第三個工藝中，在步驟P28中施加紫外線輻射，但在步驟P24中不施加。在制備樣品D的第四個工藝中，在整個過程的任何時候都不施加紫外線輻射。
測試在四個工藝中分別制得的電容器樣品A,B,C和D的泄放電流密度和介電常數(shù)。以樣品為橫坐標，結果列于圖12中。每個樣品的泄放電流密度是在一強度為430千伏/厘米的電場中測量的。泄放電流密度的標度在圖的左側，單位為安培/厘米2。介電常數(shù)的標度在圖的右側。每個樣品的介電常數(shù)值基本相同。但是，對于紫外線輻射施加于霧氣并也在沉積之后施加于薄膜的樣品，其泄放電流密度低于10-7安培/厘米2；對于紫外線輻射施加于霧氣但在沉積之后并不施加于薄膜的樣品，其泄放電流密度低于10-7安培/厘米2；對于紫外線輻射施加于薄膜但不施加于霧氣的樣品，其泄放電流密度下降略多一些；對于未施加紫外線輻射的樣品，其泄放電流密度接近于10-6安培/厘米2。第二個樣品與第三個樣品的結果十分相近，它們的差值可被認為是實驗誤差。但對新樣品進行重復試驗的結果表明第二個樣品與第三個樣品之間的這種差別還是真實存在的。這些結果表明在霧氣沉積過程中對霧氣和在烘烤過程中對薄膜均實施紫外線輻射，能夠將泄放電流密度改進一個數(shù)量級。由于泄放電流密度在約10-5安培/厘米2至10-6安培/厘米2的電容器勉強能夠用于集成電路中，而泄放電流密度低于10-7安培/厘米2的電容器對于集成電路來說則是非常好的元件，因此這二者的差別是非常明顯的。
按照與上面實施例中相同的工藝來實施另一個沉積過程，除了將施加底漆步驟P8和前體沉積步驟P22同時進行外。也就是說，霧化發(fā)生器46-1和46-2都開啟工作，而且閥725-1、725-2、725-3、725-4和725-5都同時打開，前體和底漆的霧氣在進入沉積室12之前在緩沖室42中進行混合。然后關閉閥725-1，停止霧氣發(fā)生器46-1和46-2的工作，打開閥725-6，將霧化發(fā)生器46-1和46-2都進行通風直至它們被冷卻至環(huán)境溫度。這一工藝過程所形成的表面形態(tài)和泄放電流雖然不如將步驟P8和步驟P22分別實施的工藝所得的結果，但還是優(yōu)于沒有底漆的工藝所得的結果。我們相信隨著該工藝中有關沉積工藝參數(shù)方面更多的經驗的獲得，它將成為人們優(yōu)選的一個工藝。
本發(fā)明在沉積諸如鐵電物質、超導物質、高介電常數(shù)材料和玉石物質等的材料的復合的薄膜方面具有顯著的優(yōu)點，但并不限于僅沉積這些復合的薄膜。
雖然從目前看我們已經敘述了本發(fā)明優(yōu)選的實施方案，但在不背離其主題和主要特征的情況下，本發(fā)明當然也可通過其它特殊的形式得以實施。因此現(xiàn)有的實施方案無論從何角度都應被看作是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍在隨后的權利要求中而不是在前面的敘述中得以確定。
權利要求
1.用于制備集成電路(1110)的設備(1)，所說的設備含有(a)一個沉積室(2)；(b)位于所說沉積室中的一個基體(5)，所說的基體確定了基體平面；(c)用于產生液態(tài)前體(64)的霧氣(66)的裝置(46-1)；(d)用于使所說霧氣流經所說沉積室以在所說基體上形成一層前體液體的裝置(8,10)；和(e)在所說霧氣流經所說沉積室之前用于降低所說霧氣中微粒尺寸的裝置(33,40)。
2.權利要求1的設備，其中所說的用于降低所說霧氣中微粒尺寸的裝置含有一個所說霧氣流經其中的緩沖室(42)，所說緩沖室位于所說的用于產生霧氣的裝置(46-1)和所說的使霧氣產生流動的裝置(8,10)之間。
3.權利要求1的設備，其中所說的用于降低所說霧氣中微粒尺寸的裝置含有一個用于過濾所說霧氣的過濾器(33)。
4.一種制備集成電路(1110)的方法，所說方法包括以下步驟(a)提供一種液態(tài)前體(64)；(b)將一個基體(5)放入一封閉的沉積室(2)中；(c)產生所說液態(tài)前體的一種霧氣(66)；(d)降低所說霧氣的微粒尺寸；(e)使所說微粒尺寸降低的霧氣流經所說沉積室以在所說基體上形成一層前體液體；(f)處理沉積在基體上的液層以形成一固體物質的薄膜(1130)；和(g)完成所說集成電路(1110)的制備以使所說集成電路的一個元件(1112)中包含所說固體物質薄膜(1130)的至少一部分。
5.權利要求4的一種方法，其中所說的降低霧氣微粒尺寸的步驟包括使所說霧氣流經一個緩沖室(42)。
6.權利要求4的一種方法，其中所說的降低霧氣微粒尺寸的步驟包括過濾所說的霧氣。
7.權利要求2的設備或權利要求5的方法，其中所說的緩沖室含有一個大到足以使可能引發(fā)表面形態(tài)缺陷的霧化微粒在所說緩沖室中沉降下來的容器。
8.權利要求2的設備或權利要求5的方法，其中所說緩沖室大到足以使微粒尺寸大于2微米的(霧化微粒)在所說緩沖室中沉降下來。
9.權利要求3的設備或權利要求6的方法，其中所說的過濾器含有一不銹鋼篩網(wǎng)(310)。
10.權利要求3的設備或權利要求6的方法，其中所說的篩網(wǎng)含有不大于1微米的濾孔(315)。
11.權利要求1的設備或權利要求6的方法，其中所說的設備包括用于在所說沉積室(2)中的一個部件(6)與所說基體(5)之間施加一直流電偏壓的一組裝置(102,104,106)，或所說的方法包括在所說的使霧氣流動的步驟中在所說沉積室內的一個部件與所說基體之間施加一直流電偏壓的步驟。
12.用于制備集成電路(1110)的設備(1)，所說的設備含有(a)一個沉積室(2)；(b)位于所說沉積室中的一個基體(5)，所說的基體確定了基體平面；(c)用于產生液態(tài)前體(64)的霧氣(66)的裝置(46-1)；和(d)用于使所說霧氣流經所說沉積室，沿與所說基體平面基本平行的方向均勻地通過所說基體以在所說基體上形成液態(tài)前體的一層薄膜的裝置(8,10)，其中所說使霧氣產生流動的裝置包括置于所說基體之上，與所說基體相互隔開并基本平行的一個阻隔板(6)，在與所說基體平行的平面上的所說阻隔板的面積與在所說基體平面上的所說基體的面積基本相同。
13.用于制備集成電路(1110)的設備(2)，所說的設備包括(a)一個沉積室(2)；(b)位于所說沉積室中的一個基體(5)，所說的基體確定了基體平面；(c)用于產生液態(tài)前體(64)的霧氣(66)的裝置(46-1)；和(d)用于使所說霧氣流經所說沉積室，沿與所說基體平面基本平行的方向均勻地通過所說基體以在所說基體上形成液態(tài)前體的一層薄膜的裝置(8,10)，其中所說使霧氣產生流動的裝置包括置于所說基體之上，與所說基體相互隔開并平行的一個阻隔板(6)，所說阻隔板的平整度的容許偏差為所說阻隔板和所說基體之間平均距離的5％。
14.權利要求1、12或13的設備，進一步還包括用于維持所說沉積室處于真空狀態(tài)的裝置(726,709等)。
15.權利要求12或13的設備，進一步還包括在所說阻隔板和所說基體之間施加一直流電偏壓的裝置(102,104,106)。
16.權利要求12或13的設備，其中所說使霧氣流動的裝置進一步包括用于調節(jié)所說阻隔板的位置以改變阻隔板與所說基體之間距離的裝置(24,35,36)。
17.權利要求12或13的一個設備，其中所說使霧氣流動的裝置進一步包括用以將所說霧氣注射入所說沉積室，緊鄰所說基體的一側并沿其周邊分布的一個注射噴嘴組件(8)；緊鄰所說基體的與所說注射噴嘴組件相對的另一側并沿其周邊分布的一個排氣組件(10)；并且其中所說基體(5)、所說阻隔板(6)、所說注射噴嘴組件(8)以及所說排氣組件(10)總和起來在所說沉積室(2)中構成一個半封閉的空間。
18.權利要求1,12或13的設備，包括在將所說霧氣沉積于基體之上時可使所說基體在平行于所說基體平面的平面上旋轉的裝置(18)。
19.權利要求1,12或13的設備，包括當霧氣流經沉積室時可對所說霧氣施加紫外線輻射的裝置(16)。
20.權利要求1,12或13的設備或權利要求4的方法，其中當所說霧氣流入所說沉積室中時，所說沉積室的溫度基本上保持在環(huán)境溫度的水平。
21.權利要求1,12或13的設備，進一步包括用于處理沉積在基體上的所說的液體層以在所說基體上形成一固體物質的薄膜的裝置(16,726,709)。
22.權利要求21的設備，其中所說的處理裝置包括下列裝置中的一個或多個用于對所說基體上的所說液體層施加紫外線輻射的一個光源(16)；用于干燥沉積在所說基體上的所說液體層的裝置；用于在所說沉積室維持低于空氣壓力的裝置(726,709)。
23.權利要求1,12或13的設備或權利要求4的方法，其中所說前體(64)含有在一種前體溶液中的一種金屬化合物，所說金屬化合物選自金屬氧化物、金屬羧酸鹽和金屬烷氧基羧酸鹽。
全文摘要
一個基體(5)位于沉積室(2)中,該基體確定了基體平面。一個阻隔板(6)置于基體之上,與基體相互隔開并平行,在與所說基體平行的平面上的所說阻隔板的面積與在所說基本平面上的所說基體的面積基本相同。阻隔板的平整度的容許偏差為所說阻隔板和所說基體之間平均距離的5%。產生一種霧氣(66),使其在一緩沖室(42)中沉降,通過1微米的過濾器(33)過濾,流入基體與阻隔板之間的沉積室中以在基體上沉積一液體層。該液體經干燥在基體上形成一固體物質的薄膜(1130),后者隨后被加入到集成電路(1110)的一個電子元件(1112)中。
文檔編號B05D7/24GK1212734SQ97192815
公開日1999年3月31日 申請日期1997年3月4日 優(yōu)先權日1996年3月4日
發(fā)明者林慎一郎, 拉里·D·麥克米倫, 吾妻正道, 卡洛斯·A·帕茲德阿勞霍 申請人:塞姆特里克斯公司, 松下電器工業(yè)株式會社