化学气相沉积设备制造技术

本实用新型专利技术公开的化学气相沉积设备包括进气装置，所述进气装置包括：第一反应气体出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体，和第二反应气体出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体；隔离装置分布在第一反应气体出气口周围，隔离装置使得第一反应气体与第二反应气体的混合反应在空间上实现局域化；两种气体出气口与分布在第一反应气体出气口周围的隔离装置一起组成最小周期结构单元，本设备包括一个周期结构单元或一个以上周期结构单元；驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底或者驱动进气装置。本实用新型专利技术通过隔离装置设计将两种反应气体的混合反应在空间上实现局域化，通过进气装置与衬底载具之间的相对运动，对衬底进行沉积处理。

【技术实现步骤摘要】
化学气相沉积设备
本技术涉及一种化学气相沉积设备，特别是一种具有空间局域化反应沉积的化学气相沉积设备。
技术介绍
薄膜生长设备，如何能够精确到单原子层膜厚控制，并实现大面积均匀快速生长，成本低适合大规模应用，即量产型精确控制膜厚的设备是目前业界研究的热点。目前来看，普通的化学气相沉积(CVD)设备如常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)等设备的薄膜沉积速率较快，精确控制膜厚比较困难，也很难保证大面积的均匀性，而能够精确控制膜厚的分子束外延(MBE)和金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备则成本极高。原子层沉积(ALD)设备作为成本较低，并能精确控制膜厚的代表，大致分为传统时间型与空间反应型。传统时间型以时间脉冲式往复通入两种反应气体，实现单原子层生长，这种方式生长速率极低，主要用于研发领域，较难做到工业量产。空间反应型的生长速率与衬底相对喷气口的运动速度相关，可以做成In-Line板式形态实现工业量产化。不过在进气方式上稍显复杂，两种反应气体需要在空间上隔离，并且需要第三种非反应气体作为隔离气体做进一步的隔离。例如专利号为CN201510101018.5，名称为半导体处理设备；专利号为CN20151013771.7，名称为半导体处理设备；专利号为20151013771.9，名称为半导体处理设备的三篇专利技术方案公开的空间反应型半导体处理设备包含第一气体出口、第二气体出口，第一出气口输出第一种反应气体，第二出气口输出第二种反应气体，设备还包括不与第一气体出口和第二气体出口的气体反应的第三气体出口，第三出气口在第一出气口和第二出气口之间形成气墙或者气帘(相当于交底书中的隔离装置)，防止两种反应气体串扰。上述技术方案中，三种气体需要在较大面积上实现均匀喷气，需要比较复杂的设计。因此，为了克服上述问题，不同于空间反应型原子层沉积设备，本技术专利仅对一种反应气体进行空间隔离设计，第二种反应气体无需隔离，可任由其扩散，在第一种反应气体隔离空间内与第一种反应气体混合反应，且并不需要作为隔离气体的第三种非反应气体，实现具有空间局域化反应沉积的化学气相沉积设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够精确控制膜厚，具有空间局域化反应沉积的化学气相沉积设备。本技术基于的原理：主要利用不同反应气体在一定温度与压强下反应活性与扩散系数的差别进行设备设计，隔离装置在扩散较慢的第一反应气体周围，扩散较快且过量的第二反应气体部分通过隔离装置后，在第一反应气体的隔离空间内，与第一反应气体混合反应，生成物沉积到待处理衬底上；在第一反应气体的隔离空间外，第二种反应气体的量远远多于第一反应气体，只能生成气态中间产物，并不沉积到待处理衬底上，进而在第一反应气体周围实现空间局域化反应沉积。本技术的化学气相沉积设备包括：进气装置，含第一反应气体出气口和第二反应气体出气口，第一反应气体出气口用于向待处理衬底输送第一反应气体；第二反应气体出气口，用于向待处理衬底输送第二反应气体；第一反应气体、第二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，第一反应气体和第二反应气体发生反应并沉积在待处理衬底上形成所需要的薄膜。隔离装置，分布在第一反应气体出气口周围，隔离装置使得第一反应气体与第二反应气体的混合反应在空间上实现局域化；反应沉积局域化是指第一反应气体与第二反应气体的沉积反应被限制隔离装置所隔离出来的特定空间，在这个特定空间内，第一反应气体与第二反应气体混合参与在待处理衬底上的沉积反应，在该特定空间外，第一反应气体不参与在待处理衬底上的反应。第一反应气体出气口和第二反应气体出气口与分布在第一反应气体出气口周围的隔离装置一起组成最小的周期结构单元，所述化学气相沉积设备包括一个周期结构单元或一个以上周期结构单元；待处理衬底载具，用于装载待处理衬底。驱动装置，用于驱动所述进气装置进气口与待处理衬底实现相对运动，进而实现空间局域化反应沉积在相对运动方向上的均匀沉积。用于驱动化学气相沉积设备的周期结构单元(即进气装置及分布在第一反应气体出气口周围的隔离装置)与待处理衬底载具；驱动装置的作用是使进气装置与衬底之间形成相对运动，其中包含三种相对运动的形式，即一、驱动装置驱动待处理衬底载具，化学气相沉积设备的周期结构单元保持静止；二、驱动装置驱动化学气相沉积设备的周期结构单元，待处理衬底载具保持静止；三、驱动装置驱动化学气相沉积设备的周期结构单元和待处理衬底载具，化学气相沉积设备的周期结构单元和待处理衬底载具均运动。隔离装置包括但不限于分布在一种反应气体出气口周围的抽气槽，抽气槽与抽气管道相通，抽气槽包括但不限于一组、两组或者多组抽气槽组合，抽气槽抽取第一反应气体和第二反应气体，抽气槽通过抽取上述反应气体，形成反应的特定空间，抽取的反应气体沿抽气管排出化学气相沉积设备。抽气槽沿待处理衬底载具与进气装置进气口的相对运动方向开口宽度为为1×10-3m到1×10-1m，抽气槽开口中心与第一反应气体出气口的间距为2×10-3m到2×10-1m，控制抽速将第一反应气体与第二反应气体的混合反应限制在抽气槽所在的局域空间内。在本技术的实施方式中，反应气体相应的载气包括但不限于H2、N2、Ar等气体或上述气体的混合气。在本技术的实施方式中，反应气体出气口与待处理衬底之间的间距为1×10-4m到2×10-1m，根据反应需要适当优选间距。在本技术的实施方式中，两种反应气体出气口之间的间距为1×10-3m到1m，根据反应需要适当优选间距。在本技术的实施方式中，进气装置进气口与待处理衬底相对运动速率为1×10-3m/s到10m/s，根据反应需要适当优选相对运动速率。在本技术的实施方式中，反应沉积温度为0℃到2000℃，根据反应需要适当优选温度。在本技术的实施方式中，反应处理压强为1×10-8Pa到1×106Pa，根据反应需要适当优选压强。在本技术的实施方式中，反应沉积速率为1×10-11m/s到5×10-8m/s，根据反应需要适当优选沉积速率。本技术的有益效果：本技术只需要通过一种反应气体隔离装置的设计，实现空间反应沉积的局域化，通过进气装置进气口与待处理衬底之间相对运动，进而实现空间局域化反应沉积在相对运动方向上的均匀沉积，从而得到了能够精确控制膜厚，具有空间局域化反应沉积的化学气相沉积设备。第一反应气体与第二反应气体混合反应的隔离空间内是有反应沉积的“印刷头”，通过进气装置进气口与待处理衬底实现相对运动，实现局域化反应沉积在相对运动方向上的“印刷式”均匀沉积。本技术可以称之为印刷式化学气相沉积(PrintingCVD)设备，具有极佳大面积均匀性，精确控制生长速率(向下兼容空间式原子层沉积)，高低温沉积均适合，成本较低，适合工业量产等特点，可用于太阳能电池、大面积与便携式平板显示、柔性显示、半导体、气敏传感器等领域。附图说明图1是本技术化学气相沉积设备的结构示意图。参考数字的说明：10进气装置101总气源102第一反应气体出气口103第二反应气体出气口11隔离装置12待处理衬底载具13驱动装置具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学气相沉积设备，其包括：进气装置，含第一反应气体出气口和第二反应气体出气口，第一反应气体出气口用于向待处理衬底输送第一反应气体；第二反应气体出气口用于向待处理衬底输送第二反应气体；隔离装置，分布在所述第一反应气体出气口周围，隔离装置使得第一反应气体与第二反应气体的混合反应在空间上实现局域化；第一反应气体出气口和第二反应气体出气口与分布在第一反应气体出气口周围的隔离装置一起组成最小的周期结构单元，所述化学气相沉积设备包括一个周期结构单元或一个以上周期结构单元；待处理衬底载具，用于装载待处理衬底；驱动装置，用于驱动化学气相沉积设备的周期结构单元或者待处理衬底载具，或者驱动化学气相沉积设备的周期结构单元和待处理衬底载具。

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积设备，其包括：进气装置，含第一反应气体出气口和第二反应气体出气口，第一反应气体出气口用于向待处理衬底输送第一反应气体；第二反应气体出气口用于向待处理衬底输送第二反应气体；隔离装置，分布在所述第一反应气体出气口周围，隔离装置使得第一反应气体与第二反应气体的混合反应在空间上实现局域化；第一反应气体出气口和第二反应气体出气口与分布在第一反应气体出气口周围的隔离装置一起组成最小的周期结构单元，所述化学气相沉积设备包括一个周期结构单元或一个以上周期结构单元；待处理衬底载具，用于装载待处理衬底；驱动装置，用于驱动化学气相沉积设备的周期结构单元或者待处理衬底载具，或者驱动化学气相沉积设备的周期结构单元和待处理衬底载具。2.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述隔离装置使第一反应气体与第二反应气体的混合反应在空间上实现局域化，隔离装置隔离出特定的空间，在该特定空间内，第一反应气体与第二反应气体混合参与在待处理衬底上的沉积反应，在该特定空间外，第一反应气体不参与在待处理衬底上的反应。3.如权利要求1或2所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述隔离装置为分布在第一种反应气体出气口周围的抽气槽，所述抽气槽与抽气管道连接。4.如权利要求3所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述抽气槽在第一种反应气体出气口设有一组、两组或者多组；抽气槽沿待处理衬底载具与进气装置进气口的相对运动方向开口宽度为1×10-3m到1×10-1m，抽气槽开口中心与第一反应气体出气口的间距为2×10-3m到2×10-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：左敏，
申请(专利权)人：江苏微导纳米装备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32