CN101962757B - 在基材上形成薄膜的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种在载气中提供恒定浓度的气相的含金属前体化合物的方法。这种方法特别可用来为多个气相沉积反应器提供恒定浓度的气态含金属的化合物。

Description

在基材上形成薄膜的方法和设备
技术领域
本发明一般涉及用来将气相的前体输送到外延反应器的方法和设备。具体来说，本发明涉及用来保持气相的前体相对于载气的浓度的方法和设备。 
背景技术
人们将化学气相沉积(“CVD”)法应用于电子工业，特别是用于半导体工业，用来沉积一些材料层。通常以钢瓶提供可以为固体或液体的前体。在使用的时候，载气进入钢瓶，通过前体，被前体所饱和，然后载气/前体蒸气混合物从钢瓶排出，流向沉积反应室。在沉积反应室内，在基材上生长前体的层或膜。 
一般来说，钢瓶(也称为鼓泡器，更通常称作蒸发容器)由不锈钢制成，具有延伸入前体表面之中和以下的气体入口。该气体入口通常被称作“浸渍管”。高纯度的载气通过浸渍管，向上通过液体前体而鼓泡，并将前体蒸气输送到沉积反应器。 
对于大部分的CVD工艺，必需的是将精确计量的量的前体蒸气(通常单位为毫摩/分钟或其它常规单位)配送到反应室。常用的输送精确量的前体蒸气的方法依赖于严格控制前体的温度以及蒸发容器(钢瓶)内的总压力。图1显示了一种常规的用于CVD工艺的高性能前体蒸发装置，其包括载气进料管线1；载气进料管线中的质量流量控制器2；装在温度调节室4内的前体钢瓶3，前体钢瓶3中装有前体6；还包括浸渍管5，用来将载气送入前体钢瓶3中前体6液面以下；气体出口管线7，用来将载气/前体蒸气混合物从前体钢品3送出，送到反应室9，气体出口管线7包括任选的浓度换能器8，其将信号输送到电子控制器10，而后者对质量流量控制器2进行调节(根据公式 其中A为校准常数)。质量流量控制器2 由质量流量换能器和气流阀门组成。通过将钢瓶保持在温度调节的室内来控制前体温度。使得钢瓶内的液体前体蒸发将会略微降低液体的温度，因此会降低气相的前体相对于载气的浓度。对于大部分使用小尺寸钢瓶为单一反应室供应前体化合物的CVD系统，这种略微的温度降低不会对气相的前体的浓度造成显著影响。可以通过增大送入鼓泡器的载体的质量流量来调节任何浓度变化，但是对于大部分的装置，这种变化如此微小，以致可省去浓度换能器8。这种方法提供了恒定的气相的前体浓度，较好在设定值的±0.5％以内(例如对于设定值为10摩尔％的前体浓度，气相浓度为9.95-10.05％)，这对于大多数的CVD工艺是可以接受的。 
在工业中存在使用更大尺寸的钢瓶的趋势，因为由此会减小钢瓶替换次数，可以缩短设备停机时间。这种更大尺寸的钢瓶也越来越多地用于为一个或更多个沉积反应器提供前体。同样地，专业化的CVD方法需要对蒸气浓度进行更主动的控制，以弥补前体的不均匀蒸发(这是由于钢瓶中前体液体的蒸发冷却造成的)。当钢瓶为多个反应器供应前体的时候，通过增大气体混合物的流量来弥补蒸发的前体浓度相对于载气减小的做法无法解决前体浓度减小的问题。例如，每个反应器可能实施不同的沉积工艺，可能具有不同的浓度要求。另外，除非使用浓度换能器，否则无法得到适当调节质量流量的信息。 
人们已知用单个前体源钢瓶为多个沉积反应器输送蒸发的前体的设备。例如，国际专利申请WO 2001/42539(Ravetz等)揭示了一种为多个外延反应器输送蒸发的前体的方法和设备，其使用常规的质量流量控制器来调节输送到各个外延反应器的流速。Ravetz的方法是常规方法，因为其依赖于调节质量流量，而没有任何用来弥补气相前体浓度变化的装置。这种方法未能提供先进的气相沉积法所需的蒸发的前体浓度控制。 
发明内容
本发明提供了一种在基材上沉积膜的方法，解决了常规方法的缺陷，该方法包括：(a)提供一种蒸发容器，该容器包括装有待蒸发的前体化合物的室，所述蒸发容器包括气体入口和气体出口，与气体入口流体连通的载体 进料管线，气体控制阀，在气体出口以及一个或多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线，所述气体出口管线具有压力换能器和浓度换能器，所述气体控制阀、压力换能器和浓度换能器各自与控制器电连接；(b)将包含蒸发的前体化合物以及载气的气体混合物输送到一个或多个气相沉积反应器；(c)通过选自以下的(1)-(3)的步骤使得气体混合物中前体化合物的浓度基本保持恒定：(1)检测气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度；将检测的浓度(c)与参照浓度(co)相比较，提供浓度差(c-co)；利用该浓度差在控制器中产生信号；将该信号传送到气体控制阀，其中，该信号调节气体控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便使得气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物浓度基本保持恒定；(2)为蒸发容器提供温度检测装置，设置温度检测装置以检测前体化合物的温度；检测前体化合物的温度；将检测的温度(T)与参照温度(To)相比较，以提供温度差(T-To)；利用温度差在控制器中产生信号；将信号传送到气体控制阀，其中，该信号调节气体控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线内的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度保持基本恒定；(3)将(1)和(2)结合；以及(d)在一个或多个沉积反应器中，将气体混合物置于足以沉积膜的条件下。 
本发明还提供了一种系统，用来在载气中输送基本恒定浓度的蒸发的前体化合物，所述系统包括蒸发容器，该容器包括装有待蒸发的前体化合物的室，该蒸发容器包括气体入口和气体出口，与气体入口流体连通的载体进料管线，在气体出口以及一个或多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线；气体控制装置；气体出口管线中的检测装置，用来检测气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度；用来将检测的浓度(c)与参照浓度(co)相比较以提供浓度差(c-co)的装置；信号产生装置，其利用浓度差在浓度控制器中产生信号；以及用来将信号传送到气体控制阀的装置，其中，所述信号调节气体控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度保持基本恒定。 
本发明还提供了一种系统，用来在载气中输送基本恒定浓度的蒸发的 前体化合物，所述系统包括蒸发容器，该容器包括装有待蒸发的前体化合物的室，该蒸发容器包括气体入口和气体出口，与气体入口流体连通的载体进料管线，在气体出口以及一个或多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线；设置在蒸发容器内的用来检测前体化合物温度的温度检测装置；用来将检测的温度(T)与参照温度(To)相比较以提供温度差(T-To)的装置；气体控制装置；利用温度差在控制器中产生信号的装置；以及用来将信号传送到气体控制阀的装置，其中，所述信号调节气体控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度保持基本恒定。 
附图说明
图1显示用于CVD工艺的常规前体蒸发设备。 
图2显示具有浓度检测装置的本发明设备。 
图3显示具有温度检测装置的本发明设备。 
图4显示适用于固体前体化合物的本发明的设备。 
在附图中，相同的编号表示相同的元件。 
具体实施方式
本发明提供了一种用来为一个或多个气相沉积室(或反应器)、优选为多个反应器提供前体化合物和载气的气体混合物的方法，其中，所述气体混合物含有基本恒定浓度的蒸发的前体化合物。“基本恒定浓度”表示气相的浓度在参照浓度的±1％以内，优选在参照浓度的±0.5％以内，更优选±0.3％，更加优选±0.25％(例如对于设定值为10摩尔％的前体浓度，气相浓度优选为9.975-10.025摩尔％)。任何合适的载气(活性的或者非活性的)可以用于本发明。载气的具体选择取决于各种因素，包括使用的前体化合物以及具体使用的化学气相沉积系统。载气的例子包括但不限于，氢气、氦气、氮气、氩气、以及它们的混合物。优选氢气和氮气。 
如本文使用的，术语“前体化合物”表示任何用来以气相为气相沉积反应器(特别是用于化学气相沉积的反应器)提供成膜元素的化合物。示例性 的成膜元素包括但不限于金属、准金属和碳。可用于本发明的前体化合物在所用的蒸发条件下可以是液体或固体。例如，可以通过对钢瓶进行加热，将具有低熔点的固体前体化合物保持在液态。较佳的是，所述前体化合物在蒸发条件下是液态。合适的前体化合物包括金属有机化合物。如本文使用的，术语“金属有机化合物”还包括准金属-有机化合物，其为包含准金属元素、如硅、锗、磷、铋和锑的有机化合物。示例性的前体化合物包括但不限于三甲基镓，三乙基镓，三甲基铝，三甲基铟，二甲基锌，硅烷，二氯硅烷，三氯化硼，异丁基锗烷以及四氯化锗。 
在常规的操作中，将前体化合物置于蒸发容器中，然后将该蒸发容器置于蒸气输送装置内。蒸发容器可以由任意合适的材料制成，例如玻璃、聚四氟乙烯或金属，只要该材料对其中包含的前体化合物呈惰性即可。优选金属，特别是镍合金和不锈钢。合适的不锈钢包括但不限于304，304L，316，316L，321，347和430。合适的镍合金包括但不限于INCONEL，MONEL和HASTELLOY。本领域技术人员能够理解，可以使用材料的混合物制造所述蒸发容器。 
载气通过气体入口孔进入所述蒸发容器，所述气体入口孔可以位于蒸发容器的顶部或底部。对于液体前体，载气通常通过浸渍管，该浸渍管延伸到前体之中，并在前体的表面以下。当载气从浸渍管排出的时候，其向上通过前体化合物而鼓泡，被前体化合物蒸气饱和。所述载气/前体化合物蒸气混合物通过气体出口从蒸发容器排出，输送到沉积反应器。示例性的包括浸渍管的蒸发容器包括美国专利第4,506,815号和第5,755,885号所揭示的那些。 
当采用固体前体的时候，蒸发容器可以包括一个或多个室以及多孔元件。通常将固体前体置于所述多孔元件上，所述多孔元件通常是容纳前体化合物的室的底板或底板的一部分。所述载气可以向上通过所述多孔元件，然后通过固体前体化合物。或者，所述载气可以首先通过前体化合物，然后通过多孔板。当载气通过前体化合物的时候，其带走蒸发的前体，形成包含与载气混合的蒸发的前体的气流。被载气带走的蒸发的前体的量可以受到控制。优选载气被蒸发的前体饱和。载气从容纳前体化合物的室排出， 任选地进入与进入室流体连接的排出室，然后通过出口孔从蒸发容器排出。示例性的用于固体前体化合物的蒸发容器包括以下专利所揭示的那些：美国专利第4,704,988号(Mellet)；第5,603,169号(Kim)；以及第6,607,785号(Timmons等)。 
可以在很多种流速下使用载气。这些流速会随着蒸发容器的截面尺寸、压力和系统要求而变化。在特定的压力下，较大的截面尺寸可以采用较大的载气流量，即线速度。可以使用控制装置对进入蒸发容器的载气流量、离开蒸发容器的载气流量、或者进入和离开该容器的载气流量进行调节。可以使用任何合适的控制装置，例如人工开启的控制阀或者计算机开启的控制阀。 
在使用中，蒸发容器可以在各种温度下使用。确切的温度取决于使用的具体前体化合物以及所需的用途。温度控制前体化合物的蒸气压力，由此控制对于特定生长速率或合金组成所需的物质流量。本领域技术人员完全有能力进行该温度选择。例如，当前体化合物为三甲基铟的时候，蒸发容器的温度可以为10-60℃。其它合适的温度范围包括35-55°，以及35-50℃。可以通过各种加热方式，例如通过将容器置于恒温浴中，将容器直接浸没在热油浴中，或者使用流经围绕容器的金属管(例如铜管)的卤化碳油对蒸发容器进行加热。 
在前体化合物蒸气/载气混合物从蒸发容器排出之后，将该混合物输送到沉积室(反应器)。沉积室通常是加热的容器，其中设置有至少一个基材，可能是多个基材。所述沉积室具有出口，该出口通常与真空泵相连，以便将副产物从沉积室抽出，同时提供合适的减压条件。可以在常压或减压条件下进行化学气相沉积。所述沉积室保持在足够高的温度下，以引起前体化合物的分解。沉积室的温度通常为200-1200℃，对所选的确切的温度进行优化，以提供高效的沉积。任选地，如果基材保持在升高的温度下，或者如果采用其它的能量，例如由RF源产生的射频(“RF”)能量，则可以降低沉积室整体的温度。对于电子器件制造，适合用于沉积的基材包括但不限于硅、锗、砷化镓、磷化铟和蓝宝石。这些基材特别可用于制造各种电子器件和光伏器件。 
如本文使用的，术语“换能器”表示能够将物理量转化为电信号的传感器。优选的浓度换能器是声浓度传感器，其直接测量二元气体混合物的浓度，所述混合物是在载气中的蒸发的前体化合物。“控制器”表示利用换能器的输入值与参照值相结合，以指令的方式调节致动器(或阀门)的电路或软件。换能器和控制器可以作为独立的单元提供，或者作为整体单元提供。整体换能器和控制单元通常可以在市场上购得，例如购自德国亚琛的艾克斯托AG公司(Aixtron AG(Aachen，Germany))的EPISONTM 4浓度监控器或购自美国纽约州的波基普西的罗来克斯工业有限公司(Lorex Industries，Inc.(Poughkeepsie，New York))的PIEZOCONTM控制器。 
从成本和基础设施的角度来看，希望将一个中心的蒸气输送系统用于多个反应器，将一个浓度换能器和一个控制器用于整套装置。图2显示了这样的用来输送前体化合物蒸气-载气混合物的装置，其包括装有液体前体化合物16(例如三甲基镓)的蒸发容器15，其具有载气入口17，载气出口18，浸渍管19和气体排出管20，蒸发容器15装在温度调节室21之内。通过进料管22将载气提供给蒸发容器，所述进料管具有气体控制装置(阀门)23，该气体控制装置与载气入口17相连，与控制器29电连接。在使用中，载气通过控制阀23，通过载气入口17进入蒸发容器15，从浸渍管19排出，向上通过前体化合物16而鼓泡，形成前体化合物蒸气与载气的混合物的气流。然后该气流通过排出管20离开蒸发容器，通过气体出口18以及气体出口管线24，流向图中显示为25a，25b和25c的多个反应室，但是也可以包括少于三个或者超过三个反应室。气体出口管线24具有压力换能器26、浓度换能器28和压力释放阀32，这些装置各自与控制器29电连接。当系统内累积过高的压力的时候，将信号从控制器29传送到压力释放阀32，然后压力释放阀32释放(或排出)一部分气流而调节总压力。 
图中显示浸渍管19从蒸发容器15的底部向上延伸，延伸高过前体化合物16的表面，形成u形弯管。然后向下延伸到前体化合物16的表面以下。本领域技术人员应当理解，可以使用各种浸渍管结构，例如从蒸发容器的顶部向下延伸到容器的底部，或者从蒸发容器的侧面向内延伸，然后向下弯曲到容器的底部。在操作中，浸渍管的排气端必须在前体化合物的表面以 下。 
浓度换能器28通常是声浓度传感器，检测气流中前体化合物蒸气的浓度，产生信号，将该信号送至控制器29。然后控制器将检测的浓度(c)与参照浓度(co)比较，以提供浓度差(c-co)，利用该浓度差产生信号，将信号传送到气体控制阀23，其中，信号调节气体控制阀23，以调节蒸发容器15内的总压力，以便将气体出口管线24中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定。将前体化合物蒸气参照浓度的程序编入控制器29中。该参照浓度将根据所用的特定前体化合物、所用沉积反应器的种类和数量、以及沉积反应器中沉积的具体膜而变化。本领域技术人员完全有能力对具体的参照浓度输入进行设定。 
当浓度换能器28检测到浓度变化的时候，控制器29通过对气体控制装置(阀门)23进行操作从而调节总压力，将气流中的蒸发的前体化合物的浓度恢复到参照浓度值。使用商用的PID(比例积分微分)控制器的“积分”能力调节压力的合适的公式如下： 
Figure GSA00000082280200081
式中po是参照压力，co是参照浓度，B是校准常数。po和co各自的程序编入控制器29中。参照浓度co是气流中的蒸发的前体化合物所需的浓度。为了在气流中保持基本恒定的蒸发前体化合物浓度，将检测到的浓度c保持在基本等于参照浓度co。 
与对流入蒸发容器的载气质量流量起作用的常规方法不同，控制器29对系统的总压力起作用，以便修正气体出口管线中前体化合物浓度的波动。该方法使得中心输送系统中的压力波动小。通过控制系统造成的这些小的压力波动对反应器中的质量流量控制器的性能没有负面影响。在对气体出口管线中的总压力进行调节的同时，重要的是将总压力保持在足够高，使得CVD系统内的质量流量控制器能够正常地工作。 
浓度换能器可能是很贵的，因此本发明还考虑了用来将气流中的前体化合物蒸气的浓度保持基本恒定的替代用装置。图3显示了用来输送前体化合物蒸气-载气混合物的替代装置，其包括装有液体前体化合物16(例如三甲基铝)的蒸发容器15，其具有载气入口17，载气出口18，浸渍管19， 气体排出管20，温度传感器31，蒸发容器15装在温度调节室21之内。通过进料管22将载气提供给蒸发容器，所述进料管具有气体控制阀23，该气体控制阀与载气入口17相连，与控制器29电连接。在使用中，载气通过控制阀23，通过载气入口17进入蒸发容器15，从浸渍管19排出，向上通过前体化合物16而鼓泡，形成前体化合物蒸气与载气的混合物的气流。然后该气流通过排出管20离开蒸发容器，通过气体出口18以及气体出口管线24，流向图中显示为25a，25b和25c的多个反应室，但是也可以包括少于三个或者超过三个反应室。气体出口管线24具有压力换能器26、浓度换能器28和压力释放阀32，这些装置各自与控制器29电连接。 
温度检测装置(或传感器)31位于蒸发容器15之内，用来检测前体化合物的温度。温度检测装置31可以是任何合适的传感器，例如热电偶。所述温度检测装置可以由任何与前体化合物没有反应活性的合适的材料制成。 
浓度换能器28通常是声浓度传感器，检测气流中前体化合物蒸气的浓度，产生信号，将该信号送至控制器29。温度检测装置31检测蒸发容器15中的前体化合物的温度，产生信号，将该信号送至控制器29。然后控制器将检测的温度(T)与参照温度(To)比较，以提供温度差(T-To)，利用该温度差产生信号，将该信号传送到气体控制阀23，其中，信号调节气体控制阀23，调节蒸发容器15内的总压力，以便将气体出口管线24中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定。 
在此实施方式中，使用实际的测得的蒸发的液体前体化合物的温度调节总压力。蒸气压随温度的变化是众所周知的。利用温度测量，总压力按与蒸气压相同的比值而变化，因此使浓度保持恒定。将参照温度To和参照压力po输入到控制器29中。用这些输入值来确定气流中所需的前体化合物浓度。如果前体化合物蒸发速率变化(或通过浓度换能器28或温度传感器31测得)，则调节总压力以对其进行补偿。总压力的变化较快，例如仅需要数秒钟。当使用参照温度作为输入值的时候，适合用于使用市售PID控制器的“比例”能力的压力控制器的控制公式为p＝po+D(T-To)，其中po是参照压力，p是压力，D是校准常数，T是检测温度，To是参照温度。一般来说，对于参照温度，蒸气压的温度依赖性是线性的。通过使用数字控制器，可 以对蒸气压的温度依赖性进行编程，用于任意的参照温度，无需重新校准。 
图4显示了用来输送前体化合物蒸气-载气混合物的装置，该装置包括蒸发容器34，该蒸发容器具有载气入口35和载气出口36，蒸发容器34包括入口室38，入口室38包括与出口室37流体连通的多孔元件39的底板，以及容纳在入口室38内的固体前体化合物41，例如三甲基铟。蒸发容器34装在温度调节室42之内。图4显示了包括任选的温度检测装置40的蒸发容器34，所述温度检测装置40与控制器29电连接。以上讨论的任意温度检测装置都适合用于固体前体化合物。 
多孔元件39通常是具有受控制的孔隙率的玻璃料。可以使用具有许多种孔隙率的多孔元件。具体的孔隙率将取决于本领域技术人员众所周知的各种因素。通常多孔元件的孔径约为1-100微米，优选约为1-10微米。但是，孔隙大于100微米的多孔元件可能适于某些用途。可使用任何材料构成所述玻璃料，只要其对使用的有机金属化合物呈惰性，而且可以控制所需的孔隙率。合适的材料包括但不限于，玻璃，聚四氟乙烯或金属，例如不锈钢或镍合金。优选所述多孔元件是烧结金属，更优选是不锈钢。适合用来制备多孔元件的不锈钢和镍合金是如上所述用来制造钢瓶的那些。 
通过进料管22将载气提供给蒸发容器，所述进料管具有气体控制装置(阀门)23，其与载气入口35相连，与控制器29电连接。在使用中，载气通过控制阀23，通过载气入口35进入蒸发容器34，进入入口室38。然后载气渗透通过固体前体化合物41，夹带或带走前体化合物蒸气，形成蒸发的前体化合物与载气的混合物的气流。然后使得气流通过多孔元件39，进入出口室37，通过出口36离开蒸发容器36。接下来，将气流输送通过气体出口管线24，送到图中显示为25a，25b和25c的多个反应室，但是也可以使用少于三个或者多于三个反应室。气体出口管线24具有压力换能器26、浓度换能器28和压力释放阀32，这些装置各自与控制器29电连接。当系统内累积过高的压力的时候，信号从控制器29传送到压力释放阀32，然后压力释放阀32通过释放(或排出)一部分气流而调节总压力。 
控制器23可以是模拟的或可编程的数字比例积分微分控制器。如果数字控制器是经济、灵活和可得到的，则该数字控制器是优选的。 
任何合适的气体控制装置都可以用于本发明。通常，气体控制装置23是控制阀。在图2和3中，气体控制装置示于气体进料管线22中。或者，气体控制装置可以位于气体出口管线24中。再或者，可以使用两个气体控制装置，一个在气体进料管线中，一个在气体出口管线中。较佳的是，气体控制装置位于气体进料管线中。当使用两个气体控制装置的时候，其中一个装置是静态的(即设定到特定值)，另一个气体控制装置用来调节总压力，以便使得气体混合物中的蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定，优选气体出口管线中的控制装置是静态的。 
或者，可以通过以上方法的组合形式将气流中前体化合物的浓度保持基本恒定，即检测前体化合物的温度，将检测的温度与参照温度相比较，提供温差，同时检测前体化合物的浓度，将检测的浓度与参照浓度比较，提供浓度差，利用所述温度差和浓度差在控制器中产生信号，将信号传送到气体控制阀，其中，信号调节气体控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线中的气体混合物中前体混合物蒸气的浓度保持基本恒定。 
本领域技术人员应当理解，图2或图3中的装置可以任选地包括前体化合物充料口。可以通过该充料口定期地加入另外的前体化合物，例如从独立的前体化合物储器加入。通过这种方式，蒸发容器可以保持连续使用的状态，而系统停机时间缩短，当用充满料的蒸发容器替换空的蒸发容器的时候，就要进行系统停机。这种充料口通常用于蒸发容器，用来以气相形式输送液体前体化合物。 
本文所述的方法和装置的一个优点在于，气流中蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定，而不是将流入蒸发容器的载气的质量流量保持恒定。对前体化合物的浓度的控制更为直接，因此无需改变质量流量。在本发明的装置中，无需在气体进料管线中使用质量流量换能器，优选在气体进料管线中没有该质量流量换能器。本发明的另一个优点在于，可以在蒸气输送装置中包括前体化合物蒸气产生和蒸发的前体化合物浓度控制。这是极其合乎需要的，因为将控制集中在蒸气输送装置中，而不是将控制分布在中心输送系统和若干CVD反应器上。 

Claims (11)

1.一种在基材上沉积膜的方法，该方法包括:
(a)提供蒸发容器，所述蒸发容器包括装有待蒸发的前体化合物的室,所述蒸发容器具有气体入口和气体出口,与气体入口流体连通的载气进料管线,所述载气进料管线具有载气控制阀,以及在气体出口和多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线,所述气体出口管线具有压力换能器和浓度换能器,所述载气控制阀、压力换能器和浓度换能器各自与控制器电连接;
(b)将包含蒸发的前体化合物和载气的气体混合物输送到所述多个气相沉积反应器;
(c)通过选自以下的步骤，将所述气体混合物中前体化合物的浓度保持基本恒定:
(1)检测气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度;
将检测的浓度(c)与参照浓度(co)相比较，以提供浓度差(c-co);
使用所述浓度差在控制器中产生信号;
将所述信号传送到载气控制阀，其中，所述信号调节载气控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便使得气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定;
(2)为蒸发容器提供温度检测装置,设置所述温度检测装置以检测前体化合物的温度;
检测前体化合物的温度;
将检测的温度(T)与参照温度(To)相比较，以提供温度差(T-To);
使用所述温度差在控制器中产生信号;
将所述信号传送到载气控制阀，其中，所述信号调节载气控制阀，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度基本保持恒定;
和
(3)所述(1)和(2)的组合;以及
(d)在所述多个沉积反应器中，将所述气体混合物置于足以沉积膜的条件下。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)(1)产生的信号利用公式
Figure FDA0000381117200000021
式中p是蒸发容器内的总压力,po是蒸发容器的参照压力,B是校准常数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)(2)产生的信号利用公式p=po+D(T-To)，式中p是蒸发容器的总压力,po是蒸发容器的参照压力,D是校准常数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前体化合物是金属有机化合物。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属有机化合物包括准金属。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前体化合物选自三甲基镓,三乙基镓,三甲基铝,三甲基铟,二甲基锌,硅烷,二氯硅烷,三氯化硼,异丁基锗烷,四氯化锗。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气控制阀在气体进料管线内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，第二载气控制阀在所述气体出口管线内。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气控制阀在气体出口管线内。
10.一种设备，用来在载气中输送基本恒定浓度的蒸发的前体化合物，所述设备包括蒸发容器，该容器包括装有待蒸发的前体化合物的室,该蒸发容器包括气体入口和气体出口,与气体入口流体连通的载体进料管线,在气体出口以及多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线;气体控制装置;气体出口管线中的检测装置，用来检测气体出口管线中的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度;用来将检测的浓度(c)与参照浓度(co)相比较以提供浓度差(c-co)的装置;信号产生装置，其利用浓度差在控制器中产生信号;以及用来将信号传送到气体控制装置的装置，其中，所述信号调节气体控制装置，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线内的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度保持基本恒定。
11.一种设备，用来在载气中输送基本恒定浓度的蒸发的前体化合物，所述设备包括蒸发容器，该容器包括装有待蒸发的前体化合物的室,该蒸发容器包括气体入口和气体出口,与气体入口流体连通的载体进料管线,在气体出口以及多个气相沉积反应器之间流体连通的气体出口管线;设置在蒸发容器内的用来检测前体化合物温度的温度检测装置;用来将检测的温度(T)与参照温度(To)相比较以提供温度差(T-To)的装置;气体控制装置；利用温度差在压力控制器中产生信号的装置;以及用来将信号传送到气体控制装置的装置，其中，所述信号调节气体控制装置，以调节蒸发容器内的总压力，以便将气体出口管线内的气体混合物中蒸发的前体化合物的浓度保持基本恒定。
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