[发明专利]一种简易型原子层沉积设备的沉积方法

说明书

本发明公开了一种简易型原子层沉积设备，包括反应腔体，反应腔体包括上盖和加热腔，加热腔底部有圆形沟槽环绕，内置加热丝，加热腔上部是载盘，上盖输气结构经由特殊设计，与气路系统连通，前驱体源瓶和惰性气体经由气路系统连接口连通，载盘下方连通有抽气系统，同时还公开了利用此简易型原子层沉积设备进行ALD反应的沉积方法；本发明的优点是：便于在科研、教学中使用，避免交叉污染，能够简易清楚了解ALD反应过程，获得均匀高品质纳米薄膜。

技术领域

本发明属于半导体设备技术领域，具体涉及一种简易型原子层沉积设备的沉积方法。

背景技术

原子层沉积ALD(atomic layer deposion)是一种特殊的化学气相沉积技术，是通过将气相前驱体交替地通入反应室并在沉积基底表面发生气-固化学反应形成薄膜的一种方法；原子层沉积技术虽然出现较早，但是在大学生物理、化学、材料实验课程中一直没有得到应用，其高昂的成本(国外200万，国内40万)也成为实验教学投入的一个障碍，其设备的体积以及封闭性也为教学带来困难，由于此设备价格高昂，高校研究所往往只是用它来做科研之用，不会让学生作为教学的工具，此外，由于同一台设备沉积多种薄膜容易带来交叉污染，更使得该种设备只在小范围中做科研的设备使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述局限，提供一种便于在科研或教学中使用，能够简易清楚了解ALD反应过程的简易型原子层沉积设备的沉积方法。同时由于其成本相比国外同类设备便宜很多，可以作为特定种类薄膜生长的专用科研设备，从而避免同一台ALD设备生长多种薄膜带来交叉污染。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种简易型原子层沉积设备，包括反应腔体，反应腔体包括上盖和载盘，上盖与外部的气路系统连通，气路系统下方与前驱体源瓶和惰性气体连接口连通，载盘下方连通有抽气系统，抽气管下设热肼，上盖下表面设有气体输送气孔，载盘下部为加热腔，加热腔内设有圆形沟槽的加热丝。

一种简易型原子层沉积设备的沉积方法，步骤如下：

A、载盘上放置基片，将前驱体源瓶中的前驱体源TMA由载气携带通过气路系统输送入反应腔，在基片表面进行化学吸附反应；

B、惰性气体由连接口通入反应腔体，把未反应的TMA和反应副产物甲烷排出反应腔；

C、将水源通入反应腔体，和步骤A中基片表面化学吸附的TMA继续进行表面化学反应；

D、再次向反应腔体通入惰性气体，吹扫清除多余的水和反应副产物甲烷；

E、步骤A至步骤D为一个循环，一个循环生长0.1～0.12纳米的氧化铝，通过设定循环次数精准的控制所需氧化铝薄膜的厚度。

优选的是，步骤A中化学吸附反应与步骤C中表面化学反应的具体反应式为：

化学吸附反应：Al(CH₃)₃(g)+Al-OH^*(s)→Al-O-Al(CH₃)₂^*(s)+CH₄(g)；

表面化学反应：H₂O(g)+Al(CH₃)^*(s)→Al-OH^*(s)+CH₄(g)。

综上所述，本发明具有以下优点：本申请包括反应腔体、加热系统、气源运送系统、压力控制系统、人机交互控制系统，设备结构设计简单明了，便于科研、教学中实施观察，特殊设计的排气孔结构保证了气场的均匀性；通过集成椭偏仪，以便于研究ALD沉积工艺参数如脉冲时间、温度、气体流量等与生长薄膜厚度的关系，通过计算机操作，便于进行数据处理；能够通过控制循环次数精准控制薄膜生长的厚度，对三维结构的衬底实现平整的完全镀膜包覆。

附图说明