[實用新型]集成有原子層沉積工藝的化學氣相沉積設備

有效

• 申請號: 200920072231.8
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN201560234U
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 甘志銀;王亮;胡少林;陳倩翌;朱海科
• 申請（專利權）人: 廣東昭信半導體裝備制造有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

技術領域

本實用新型涉及一種半導體制造設備，特別涉及一種集成有原子層沉積工藝的化學氣相沉積設備。

背景技術

納米薄膜材料被譽為“21世紀最具有前途的材料”，是近年來發展最迅速的納米技術之一。人們對納米薄膜材料的制備、結構、性能及其應用，進行了廣泛而深入的研究。納米薄膜材料在微電子技術、光電通訊開關、微機電系統、傳感器等領域發揮著重要的作用。此外，在生物醫學、航空航天、國防裝備、節能環保、故障診斷等許多重要領域都有非常廣闊的應用前景。

薄膜材料的研究嚴重依賴于薄膜的制備手段。高質量的薄膜材料有利于薄膜器件物理的研究和薄膜器件應用的發展。長期以來，人們發展了多種薄膜制備技術和方法，如真空蒸發沉積、磁控濺射沉積、離子束濺射沉積、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)和分子束外延(MBE)等。上述方法各具特色，在一定的范圍內得到大量的應用。盡管如此，隨著人們對材料尺度進一步減小的需求，傳統的薄膜材料制作方法由于其各自的局限性，已經越來越不能滿足未來高質量納米級薄膜材料及器件的制造需要。

MOCVD工藝是將反應物在載氣的攜帶下送入反應腔，控制反應腔內反應物的濃度和溫度，從而控制在襯底上生長薄膜的厚度。MOCVD工藝在生長多層超薄層異質結材料方面顯示出它獨特的優越性。MOCVD設備具有設備簡單，操作方便，維護費用較低，規模化的工業生產等特點，解決了高難的生長技術與低廉價格所要求的批量生產之間的尖銳矛盾，在各種化合物薄膜材料的生產制備中具有很大的實用價值。但MOCVD技術無法精確控制納米級膜厚及組分。

原子層沉積(ALD，Atomic?layer?deposition)藝通過高精度的在線控制，脈沖交替地將氣相反應物通入反應腔，并在襯底上化學吸附且反應成膜。該工藝由于具有精確的厚度控制、沉積厚度均勻性和一致性等特點，可達到在單原子層水平上完全可控。但ALD工藝的薄膜生長速度低，無法達到工業化生產的要求。

發明內容

本實用新型的目的是針對已有技術中存在的不足，鑒于原子層沉積ALD方法和金屬有機物化學氣相沉積MOCVD方法各自的優缺點，引入ALD工藝，克服MOCVD技術無法精確控制納米級膜厚及組分等缺點，同時也擺脫ALD方法中的生長速度低的限制。本實用新型將ALD工藝和MOCVD工藝結合起來，形成原子層金屬有機物化學氣相外延AL-MOCVD。這樣就克服了MOCVD技術無法精確控制納米級膜厚及組分等缺點，同時也擺脫了ALD方法中的生長速度低的限制。

本實用新型包括：化學氣相沉積設備的氣體輸送系統、反應腔、尾氣處理系統、加熱系統、控制系統，其特征在于所述載氣入口分別與原子層沉積工藝的常開載氣閥(11)及常閉載氣閥(14)連接，常開載氣閥(11)的另一端與尾氣管路連接，常閉載氣閥(14)的另一端與反應腔入口連接，源氣體入口分別與原子層沉積工藝的常開載氣閥(13)及常閉載氣閥(12)連接，常開載氣閥(13)的另一端與反應腔入口連接，常閉載氣閥(12)的另一端與尾氣管路連接，控制系統分別控制載氣閥(11)、(12)、(13)、(14)的開啟與關閉。控制系統為可編程邏輯控制器PLC，PLC控制二位三通電磁閥，通過控制輔助氣路氣流方向來控制載氣閥的開啟或關閉。因為(11)和(12)，(13)和(14)分別共用一個氣路，所以可實現互鎖，從而實現本實用新型的脈沖式生長的功能。

本實用新型的優點是充分利用了原子層沉積工藝的優點，克服了金屬有機物化學氣相沉積技術無法精確控制納米級膜厚及組分等缺點，同時也擺脫原子層沉積工藝中的生長速度低的限制。使MOCVD設備具備生長超薄層結構的能力并充分利用了ALD工藝脈沖式生長的優點。

附圖說明

圖1現有的原子層沉積工藝的示意圖；

圖2對現有MOCVD設備的改進，引入ALD閥以實現本發明功能的示意圖；

圖3用集成有原子層沉積工藝的MOCVD工藝生長InGaN結構的示意圖。

圖中：(1)載氣入口、(2)尾氣出口、(3)源氣體入口、(4)反應腔入口、(11)常開載氣閥、(12)常閉載氣閥、(13)常開載氣閥、(14)開常閉載氣閥、(15)二位三通電磁閥、(16)二位三通電磁閥、21出氣口、22二位三通電磁閥的進氣口、23二位三通電磁閥的泄壓口。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型的實施例：