[發(fā)明專利]選擇性原子層沉積成膜方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110309574.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN102337523A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 姜謙
• 主分類號(hào): C23C16/52
• 分類號(hào): C23C16/52;C23C16/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種原子層氣相沉積的成膜方法，特別是一種選擇性的原子層氣相沉積成膜方法，屬于薄膜涂層領(lǐng)域。

背景技術(shù)

原子層沉積(Atomic?layer?deposition，簡(jiǎn)稱ALD)技術(shù)是最前沿的薄膜沉積技術(shù)，它的原理是通過(guò)將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應(yīng)，并以單原子膜的形式一層一層形成沉積膜的一種方法。在沉積過(guò)程中，第一種反應(yīng)前驅(qū)體(precursor)輸入到基體材料表面并通過(guò)化學(xué)吸附(飽和吸附)保持在表面。當(dāng)?shù)诙N前驅(qū)體通入反應(yīng)器，會(huì)首先吸附在第一種前軀體表面，然后提供一種活化能，讓兩種前驅(qū)體發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的副產(chǎn)物通過(guò)真空設(shè)備抽掉，形成一個(gè)原子層厚度的反應(yīng)薄膜，重復(fù)該周期，直至形成所需厚度的薄膜。該成膜技術(shù)可以在基體上長(zhǎng)非常薄的膜，可以準(zhǔn)確的控制薄膜的厚度，可在任何形狀的基體上進(jìn)行接近100％的覆蓋。傳統(tǒng)的ALD技術(shù)在為基體覆膜的過(guò)程中，存在如下問(wèn)題：(1)無(wú)法對(duì)同一基體上所成膜的區(qū)域進(jìn)行選擇；(2)如果需要在同一基體上不同區(qū)域生長(zhǎng)不同種類的薄膜，則需要增加涂膠、光刻、刻蝕、清洗工序，成膜工藝需要的工時(shí)較長(zhǎng)，也不利于環(huán)保；(3)增加的工序加大了制造成本及設(shè)備成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種低成本、高效率，具有選擇性原子層沉積成膜的方法。該方法通過(guò)對(duì)基體(可以是玻璃、硅片、塑料、模板、人造血管、心臟、鋁鈦合金、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等)表面不同區(qū)域進(jìn)行選擇性表面處理，使其表面不同區(qū)域具備不同的反應(yīng)特性，通入的前軀體與表面發(fā)生不同反應(yīng)，在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)不同種類的薄膜。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：選擇性原子層沉積成膜方法，該方法首先在基體表面做不一樣的處理，使其表面具有不同的化學(xué)鍵，或呈現(xiàn)不同的導(dǎo)電性，或具有不同的表面極性，或具備不同的表面張力，及其他的物理或化學(xué)特性差異。其成膜原理：第一個(gè)前驅(qū)體在基體表面發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，其次利用惰性氣體去除反應(yīng)室里未反應(yīng)的多余的前驅(qū)體和副產(chǎn)物。然后將第二種前驅(qū)體以脈沖形式通入到基體表面，與第一種前驅(qū)體反應(yīng)形成需要的選擇性表面。最后再次通入惰性氣體，去除未反應(yīng)的多余前軀體和反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。此為一個(gè)周期，每個(gè)周期生長(zhǎng)的薄膜都是固定不變的，至多一層單層薄膜，不斷重復(fù)該周期即可形成所需薄膜。

本發(fā)明較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，并具有下述優(yōu)點(diǎn)：(1)構(gòu)思新穎獨(dú)特，在原子層沉積技術(shù)領(lǐng)域，用該方法可在同一基體上的任何區(qū)域選擇性生長(zhǎng)不同種類的薄膜，具有獨(dú)創(chuàng)性；(2)對(duì)基體進(jìn)行不同的表面處理后，通過(guò)選擇合適的前軀體即可實(shí)現(xiàn)選擇性覆膜，制備方法簡(jiǎn)單，可以省掉涂膠、光刻、刻蝕、清洗工序，節(jié)省了昂貴的光刻費(fèi)用，提高了效率；(3)省略的工序不但可以節(jié)省光刻膠，有利于環(huán)保，還能夠縮短工時(shí)，降低制造成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所用其中一種裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2基體A區(qū)域表面形成-OH，B區(qū)域表面形成-H示意圖。

圖3是通入前軀體A的示意圖。

圖4是通入前軀體A后與基體發(fā)生反應(yīng)的示意圖。

圖5是通入惰性氣體，去除未反應(yīng)的三甲基鋁和反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。

圖6是通入前軀體B的示意圖。

圖7是通入前軀體B與基體發(fā)生反應(yīng)的示意圖。

圖8是在基體的表面生成一層Al₂O₃的示意圖。

圖9是在基體A區(qū)域生成多層Al₂O₃，B區(qū)域仍然是未發(fā)生任何反應(yīng)的-H的示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1^-9，選擇性原子層沉積成膜方法，該方法首先在基體1的表面做不一樣的處理(參照?qǐng)D2)，使基體1的A區(qū)域表面形成-OH，B區(qū)域表面形成-H。然后通入前軀體A2三甲基鋁(Al(CH₃)₃)和前軀體B4水(H₂O)，則在該基體1的A區(qū)域形成Al₂O₃薄膜，在B區(qū)域不生長(zhǎng)任何薄膜。