蒸气输送装置及其制造和使用方法制造方法及图纸

一种方法，该方法包括将载气的第一物流传输到包括液体前体化合物的输送装置。所述方法还包括将载气的第二物流传输到输送装置下游的位置。所述第一物流从所述输送装置排出之后和第二物流合并，形成第三物流，这样所述第三物流中液体前体化合物的蒸气露点低于将所述蒸气传输至一个或多个CVD反应器的导管装置的温度。所述第一物流的流动方向,第二物流的流动方向以及第三物流的流动方向是单向的，不是彼此反向的。

【技术实现步骤摘要】
蒸气输送装置及其制造和使用方法
本专利技术涉及蒸气输送装置、其制造方法及其使用方法。具体来说，本专利技术涉及用来将液体前体化合物以蒸气相输送到反应器的高输出量、大容量输送装置。
技术介绍
包括第III-V族化合物的半导体用于很多电子装置和光电子装置的生产，例如用于激光器、发光二极管(LED)、光电检测器等的生产。这些材料被用于制造不同组成、厚度为零点几微米至几微米的不同的单晶层。使用有机金属化合物的化学气相沉积(CVD)法被广泛用于沉积金属薄膜或半导体薄膜，例如用来沉积第III-V族化合物的膜。这些有机金属化合物可以是液态或固态的。在CVD法中,通常将反应性气流输送到反应器，在电子装置和光电子装置上沉积所需的膜。反应性气流由挟带前体化合物蒸气的载气（例如氢气）组成。当所述前体化合物是液体的时候(下文称为液体前体化合物)，在输送装置（即鼓泡器）中使得载气（即鼓泡）通过液态前体化合物，通常得到反应性气流。所述输送装置包括围绕容器的浴，所述容器容纳所述液体前体化合物。液体前体化合物具有特定的蒸发焓为2.0-10.0瓦-分钟/克。没有载气流动通过所述输送装置时，所述浴和液体前体化合物的温度差为零，所述输送装置中无能量消耗。另一方面，需要在特定温度下将所述液体前体化合物输送至反应器时，允许载气流动通过所述液体前体化合物，其结果为所述液体前体化合物冷却。该冷却是不希望的，这是由于液体前体化合物的温度变化会导致将要输送至反应器的液体前体化合物的量发生变化。为了补偿温度变化，所述浴现以加热形式将能量传递至输送装置，以尝试将液体前体化合物维持在恒定温度。所述浴和液体前体化合物之间的温度差因此不再是零。由于热量从所述浴供应至液体前体化合物，现在不再精确地获知所述液体前体化合物的温度（即，液体前体化合物中存在温度变化）。早期的液体前体化合物输送装置是狭长的圆柱体，即纵横比大于2，能容纳相当于200克特定液体前体化合物的体积。因此该输送装置具有大的表面积/液体前体化合物质量比，并且能容易地完全浸没在市售的恒温浴中。所述载气流小，因此所述浴和液体前体化合物之间的温度差可以忽略不计。液体前体化合物通量(以摩尔/分钟计)是已知的，通过使用鼓泡器其变化极小，在1重量百分比(wt%)之内。目前的液体前体化合物输送装置比早期液体前体化合物输送装置大，与早期装置相比采用较小纵横比的圆柱体(高度/直径纵横比小于2)。目前的输送装置容纳超过2千克的液体前体化合物，并且可以容纳最高达10千克的液体前体化合物。这些大圆柱体通常不适合市售的恒温浴。该圆柱体顶部部分通常暴露于环境空气，从而成为加热或冷却该液体前体化合物的无意来源，这取决于环境条件。此外，在这些目前较大的液体前体化合物输送装置中使用大约1标准升每分钟的载气流和1克每分钟的液体前体化合物蒸发速率，因此要使用5瓦的能量用于蒸发。其结果是该液体前体化合物的温度容易发生与所述浴温度相比超过2℃的偏差，导致该液体前体化合物通量的偏差高达10重量％。与目前较大的液体前体化合物输送装置相关的另一问题是该装置达到前体化合物通量稳定状态所需的时间。来自所述输送装置的液体前体化合物的蒸气通量稳定之后，反应器中的化学工艺才能进行。稳定所述液体前体化合物通量的时间主要取决于热传递区域和输送装置中液体前体化合物的质量。这些参数都仅仅是大概已知的。启动载体气流后，液体前体化合物利用其自身热量蒸发，从而导致液体前体化合物冷却。较大的液体前体化合物质量导致达到稳定状态温度的时间较长，而较小的液体前体质量导致达到稳定状态温度的时间较短。达到稳定状态温度所需的时间取决于热传递区域和剩余质量。因此，仍需要改进的输送装置和方法，用于从大输送装置输送液体前体化合物的蒸气，该输送装置使用至少1瓦能量用于蒸发。人们还需要具有以下特性的输送装置：所述装置能在整个工艺中输送均匀且高通量的前体蒸气，直至输送装置中的液体前体化合物耗尽，与此同时，所采用的载气流速大于1标准升/分钟。
技术实现思路
一种用于液体前体化合物的输送系统，其包括：具有入口和出口的输送装置;第一比例阀；所述输送装置与第一比例阀可操作连通;所述第一比例阀可以进行操作(operative)，根据施加的压力控制载气的流动;物理-化学传感器;所述物理-化学传感器设置在所述输送装置的下游，可以进行操作来分析从所述输送装置流出的流体流的化学含量(chemicalcontent);所述物理-化学传感器与所述第一比例阀连通;和第一压力/流动控制器，所述控制器与所述物理-化学传感器和所述第一比例阀操作连通;所述输送系统可以进行操作从而以每单位时间基本恒定摩尔量的方式将液体前体化合物蒸气输送到与输送系统连通的多个反应器中的每一个反应器中，所述液体前体化合物在所述输送装置中为液态。一种方法，所述方法包括：将载气的第一物流传输到输送装置;所述输送装置包含液体前体化合物;所述载气的第一物流的温度等于或高于20°C;将载气的第二物流传输到所述输送装置下游的一个位置;所述第一物流的流动方向和所述第二物流的流动方向不是彼此相反的;以及，所述第一物流从所述输送装置排出之后和第二物流合并，形成第三物流;所述第三物流中前体化合物的蒸气的露点低于常温。图1是示例性输送系统的示意图，其中输送装置与一个或多个质量流量控制器流体连通，所述质量流量控制器各自与反应器容器流体连通，来自输送装置的蒸气置于反应器内选定的表面上;图2是一种示例性输送系统的示意图，其中单个压力/流量控制器控制通过输送装置的流速;图3是另一种示例性输送系统的示意图，其中单个压力/流量控制器控制通过输送装置的质量流速;图4是一种示例性混合室的示意图;图5是另一种示例性混合室的示意图；图6是实施例中使用的并与本专利技术公开的输送装置进行比较的比较输送装置的示意图；图7A是显示比较输送装置填充至其容量的40％时的性能的图表；图7B是显示比较输送装置填充至其容量的20％时的性能的图表；和图8是示出常规输送装置以及本专利技术公开的输送装置的性能数据的图表。在此将参照附图更完整地描述本专利技术，附图中给出了各种实施方式。通篇中同样的附图标记表示同样的元件。应当理解，当描述一种元件在另一元件“之上”的时候，所述元件可以直接位于另一元件上，或者可以在这两个元件之间设置有插入元件。与之相对的是,如果称一种元件“直接”位于另一元件“之上”，则不存在插入元件。在本文中，术语“和/或”包括相关的所述对象中一种或多种的任意组合以及全部组合。应当理解，尽管在本文中用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区域、层和/或部分,但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一种元件、部件、区域、层或部分与另一种元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可以记作第二元件、部件、区域、层或部分，而不会背离本专利技术的内容。本文所用的术语仅仅用来描述具体的实施方式，而不是用于限制。如本文中所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”也包括复数的指代物，除非文本中有另外的明确表示。还应当理解，在说明书中，术语“包含”和/或“包括”，或者“含有”和/或“含有……的”表示存在所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体前体化合物的输送系统，所述系统包括：一种输送装置，其包括入口和出口；第一比例阀;所述输送装置与所述第一比例阀操作连通;所述第一比例阀能够基于施加的电压进行操作来控制所述载气的流量;物理?化学传感器;所述物理?化学传感器设置在所述输送装置的下游，所述化学传感器能够进行操作来分析从所述输送装置排出的流体物流的化学含量;所述物理?化学传感器与所述第一比例阀连通;以及第一压力/流量控制器，该第一压力/流量控制器与所述物理?化学传感器和第一比例阀操作连通;所述输送系统能够进行操作，向与所述输送系统连通的多个反应器输送基本恒定摩尔数液体前体化合物蒸气/单位体积载气；所述液体前体化合物在所述输送装置中为液态。

【技术特征摘要】
2012.07.18 US 13/552,0541.一种用于液体前体化合物的输送系统，所述系统包括：一种输送装置，其包括入口和出口，所述输送装置包含液体前体化合物；第一比例阀；所述输送装置与所述第一比例阀操作连通；所述第一比例阀能够基于施加的电压进行操作来控制载气的流量；所述第一比例阀与流入所述输送装置并与所述液体前体化合物接触的所述载气的第一物流流体连通；第二比例阀；所述第二比例阀与绕过所述输送装置的所述载气的第二物流流体连通并在输送装置下游的位置与所述第一物流接触；所述第一物流和第二物流来自单一物流；物理-化学传感器；所述物理-化学传感器设置在所述输送装置的下游，所述物理-化学传感器能够进行操作来分析从所述输送装置排出的流体物流的化学含量；所述物理-化学传感器与所述第一比例阀连通；第一压力/流量控制器，该第一压力/流量控制器与所述物理-化学传感器和第一比例阀操作连通；所述输送系统能够进行操作，以每单位体积载气中输送基本恒定摩尔数的液体前体化合物蒸气，且每单位时间中输送基本恒定摩尔数的液体前体化合物蒸气的方式，向与所述输送系统连通的多个反应器输送所述液体前体化合物蒸气；所述液体前体化合物在所述输送装置中为液态；压力传感器，所述压力传感器位于所述输送装置下游并与所述输送装置和第二比例阀流体连通；以及第二压力/流量控制器，所述第二压力/流量控制器与所述压力传感器操作连通，所述第二压力/流量控制器与所述第二比例阀电连通。2.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第一比例阀位于所述输送装置的上游，与所述第一压力/流量控制器电连通。3.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第一压力/流量控制器、第一比例阀、输送装置和物理-化学传感器处于第一闭合回路中。4.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·沃尔克，R·L·小迪卡洛，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：