一种ALD沉积装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种ALD沉积装置及方法，包括输气总管，所述输气总管的入口处连接有若干根用于输入前驱体或清洁体的进气管，所述输气总管的出口处连接有若干根出气管，所述出气管的出口处连接有至少一个喷嘴，所述喷嘴均布在同一平面内，该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量，以使喷向基板的前驱体始终保持由基板中间往其边缘流动的趋势。本装置循环时间短、适用于大尺寸基板的原子层沉积。沉积。沉积。

【技术实现步骤摘要】
一种ALD沉积装置及方法


[0001]本专利技术涉及薄膜沉积
，尤其是涉及一种ALD沉积装置及方法。

技术介绍

[0002]原子层沉积（Atomic layer deposition，ALD)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。
[0003]原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法（技术）。当前驱体达到沉积基体表面，它们会在其表面化学吸附并发生表面反应。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清洗。
[0004]现有的ALD沉积方法主要为以下两大类：其一是将反应物前驱体脉冲依次从基板一端注入，均匀流过基板表面，每种反应物前驱体脉冲之间通氮气隔离，所有气体从基板另一端排出，一个循环沉积一个厚度稳定的薄层（如Al2O
3 1
Å
/cycle），根据需求的厚度设置循环数量。
[0005]其二是将反应物前驱体脉冲依次从各自的喷嘴喷出，经过基板表面并由排气口抽出，每个循环包括反应物前驱体脉冲以及隔绝下一循环的氮气脉冲构成。基板或喷嘴均匀移动，实现各反应物前驱体脉冲依次从基板表面流过，形成一个循环，沉积一个厚度稳定的薄层（如Al2O
3 1
Å
/cycle），根据需求的厚度设置循环数量。
[0006]ALD沉积技术一个循环流程均如下：氮气通入
→
反应物前驱体脉冲1（如TMA）通入
→
氮气通入
→
反应物前驱体脉冲2(如H2O)通入
→
氮气通入，现有ALD沉积方法各反应物前驱体（如TMA、H2O）、清洗气体(如氮气)脉冲依次由基板一端流经其表面到达另一端，循环时间长，因此沉积速率低。随着基板尺寸增加，循环时间要相应拉长，不利于大尺寸基板的量产。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，有必要提供一种循环时间短、适用于大尺寸基板的原子层沉积的ALD沉积装置及方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案一是：一种ALD沉积装置，包括输气总管，所述输气总管的入口处连接有若干根用于输入前驱体或清洁体的进气管，所述输气总管的出口处连接有若干根出气管，所述出气管的出口处连接有至少一个喷嘴，所述喷嘴均布在同一平面内，该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量，以使喷向基板的前驱体始终保持由基板中间往其边缘流动的趋势。
[0009]进一步的，所述进气管上设置有用于调整流量的阀门。
[0010]进一步的，所述出气管上设置有用于调整流量的阀门，以通过阀门调整各出气管的流量使该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量。
[0011]进一步的，位于该平面内的喷嘴的直径由内向外依次减小，以使该平面内位于中
部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量。
[0012]进一步的，所述输气总管、进气管和出气管之间的衔接处均符合流体学设计。
[0013]进一步的，还包括一罩板，所述罩板底面具有若干个沉孔，所述沉孔内顶部与出气管的出口一一相连接，以使沉孔构成喷嘴。
[0014]进一步的，所述沉孔沿轴向的剖面为钟罩状。
[0015]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案二是：一种ALD沉积方法，该方法使用上述的装置，按以下步骤进行：S1、将基板相向于喷嘴布置，通过阀门调整出气管的流量和/或通过调整喷嘴的直径，从而使位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量；S2、进气管通入不同前驱体或清洁体；S3、各前驱体按次序依次从喷嘴喷出，喷向基板的前驱体始终保持由基板中间往其边缘流动的趋势并在基板表面逐层生成薄膜。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、原子层面沉积可提高原子层沉积速度：单层频率提高，从而提高产能，实现每层前驱体的充分吸附。
[0016]2、可实现大尺寸基板的原子层沉积，确保成膜均一性。
[0017]3、确保一个循环内基板各处可充分吸收前驱体，且用量最少，起到节约前驱体的目的。
[0018]4、基板上富余前驱体较少，更容易被清洗，避免不同前驱体相遇发生气相反应导致异物的生成。
[0019]为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例中罩板的结构示意图。
[0022]图中：1
‑
输气总管，2
‑
第一进气管，3
‑
第二进气管，4
‑
第三进气管，5
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出气管，6
‑
罩板，61
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喷嘴，7
‑
阀门，8
‑
基板。
具体实施方式
[0023]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效作详细说明。
[0024]实施例一如图1所示，一种ALD沉积装置，包括罩板6，罩板6底面均布有若干个沉孔，沉孔内顶部连接有出气管5，以使沉孔构成喷嘴61。所有的出气管5都连接在一根输气总管上，输气总管的入口处连接有用于输送TMA的第一进气管2、输送氮气的第二进气管3和输送H2O的第三进气管4。
[0025]当然，本实施例采用一根出气管连接一个喷嘴的结构，也可采用一根出气管连接多个喷嘴的形式，在该出气管上设置调节流量的阀门，通过一个阀门控制多个喷嘴的流量，
该些喷嘴的排布可以构成某种特定的形状，多个喷嘴按特定位置进行排布，可以使基板上的膜厚保持均一性，如图2所示中，构成六边形的6个喷嘴均与一根出气管相连接，或者构成棱形的4个喷嘴均与一根出气管相连接。
[0026]本装置布置在一工艺腔体内进行使用，各进气管另一端连接前驱体钢瓶（TMA或H2O）或厂务供给管路（氮气）。反应气体流经基板的废气由真空泵从工艺腔体抽出，经由废气管道进入废气焚烧机构，无害化处理后排出设备。各前驱体钢瓶、各进气管、输气总管、出气管、工艺腔体、废气管道等，外部均设置可独立控制的加热丝、保温层，防范温度波动、液化等造成的工艺异常。
[0027]更靠近罩板中部的喷嘴的流量大于位于远离罩板中部的喷嘴的流量，以使喷向基板的前驱体始终保持由基板中间往其边缘流动的趋势，确保基板各处均可充分吸附前驱体，确保膜厚均一性。为了实现该功能，本方案优选在各进气管和出气管上均设置有用于调整流量的阀门7，以通过阀门7调整各出气管5的流量使该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量。
[0028]当然，另一种较好的方式是通过调整喷嘴直径和调整出气管的管径进行双重控制喷嘴喷出的流量。
[0029]本实施例中，第一至第三进气管与输气总管1之间的衔接处、输气总管1和出气管5之间的衔接处均符本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ALD沉积装置，其特征在于：包括输气总管，所述输气总管的入口处连接有若干根用于输入前驱体或清洁体的进气管，所述输气总管的出口处连接有若干根出气管，所述出气管的出口处连接有至少一个喷嘴，所述喷嘴均布在同一平面内，该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量，以使喷向基板的前驱体始终保持由基板中间往其边缘流动的趋势。2.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于：所述进气管上设置有用于调整流量的阀门。3.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于：所述出气管上设置有用于调整流量的阀门，以通过阀门调整各出气管的流量使该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量。4.根据权利要求1或3所述的ALD沉积装置，其特征在于：位于该平面内的喷嘴的直径由内向外依次减小，以使该平面内位于中部的喷嘴的流量大于位于外周侧的喷嘴的流量。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀辉，宗璐，
申请(专利权)人：合肥联顿恪智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：