[实用新型]单腔叠层薄膜沉积设备

说明书

本实用新型的单腔叠层薄膜沉积设备，其包括进气装置，所述进气装置包括气体出气口；隔离装置，所述隔离装置包括气体出气口周围，隔离装置使得气体的混合反应在空间上实现局域化，(AB/AB.../CB/CB...)...式周期复合结构叠层薄膜所需三种气体四个出气口以及分布在第一反应气体进气口与第三反应气体进气口周围的隔离装置组成最小周期复合结构单元，出气口[(AB)x(CB)y]m，x≥1，y≥1，m≥1。本设备包括一个周期或一个以上周期复合结构单元(AB)x(CB)y。驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底或者驱动进气装置；基于本实用新型设计，待处理衬底在多个周期不同薄膜局域化独立反应空间中相对运动，沉积对应的薄膜。

技术领域

本实用新型涉及一种单腔叠层薄膜沉积设备，特别是腔内不同薄膜在在不同局域化独立空间反应沉积，且生长速率独立精确控制的单腔叠层薄膜沉积设备。

背景技术

多周期叠层薄膜能够综合其构成各种薄膜成分的特点，其特性参数能够通过调节其构成各种薄膜的厚度来控制，达到单层薄膜无法实现的特性，越来越受到人们的重视。例如在透明电子学研究领域，半导体薄膜晶体管的高k栅介质薄膜常用到Al₂O₃/Ta₂O₅、Al₂O₃/La₂O₃、Al₂O₃/HfO₂等两种或多种材料的单周期或多周期叠层薄膜，其目的综合光学高k特性与电学高介电特性，且同时具有良好钝化特性；薄膜晶体管的沟道层采用ZnO/Al₂O₃、ZnO/HfO₂多周期叠层薄膜形式，精确控制Al₂O₃与HfO₂厚度，有助于提高ZnO电子迁移率的同时能够起到钝化效果而提高器件稳定性；在晶硅太阳能电池领域，新型PERC高效电池利用SiO₂/Al₂O₃、Hf0₂/Al₂O₃、Al₂O₃/TiO₂等复合叠层薄膜作为钝化层钝化n型或者p型硅，其目的是获得极佳化学钝化效果的同时，利用薄膜内部带有的固定电荷获得较好的场钝化效果。

叠层薄膜的制备，单腔方式下是通过时间先后通入不同反应气体生长对应的薄膜，如此往复形成多周期复合结构，因此反应时间极长，严重制约了量产产能；另一种方式是采用多腔集成方式，一个腔体做一种薄膜，但这种方式的硬件投入极大，大幅提高了成本。

因此，为了克服上述问题，本实用新型设计了单腔内部存在多个周期不同薄膜局域化独立反应空间，待处理衬底在独立反应空间中相对运动，沉积对应的薄膜。精确控制单个独立反应空间中的反应气体在衬底上反应成膜速率，进而控制周期内不同薄膜厚度与周期数，最终获得所需总厚度的叠层薄膜。如此，在保证低成本情况下，实现膜厚精确可调的叠层薄膜高产出效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种腔内不同薄膜在不同局域化独立空间反应沉积，且生长速率独立精确控制的单腔叠层薄膜沉积设备。

本实用新型的单腔叠层薄膜沉积设备包括：

进气装置，含第一出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体A；第二出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体B；第三出气口，其用于向所述待处理衬底输送第三反应气体C；第四出气口，用于向所述待处理衬底输送第二反应气体B；三种反应气体根据待沉积薄膜选择合适的气体源，在选取上，通常扩散速度快、成本低的做为第二反应气体B。

隔离装置，分布在所述第一反应气体A与第三反应气体C出气口周围的隔离装置，隔离装置使得第一反应气体A与第二反应气体B的混合反应在空间上实现局域化，同时第三反应气体C与第二反应气体B的混合反应在空间上实现局域化。