[發明專利]一種用于原子層沉積設備的氣體分配器

有效

• 申請號: 201210002317.X
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN103194737A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張艷清;夏洋;李超波;萬軍;呂樹玲;陳波;石莎莉;李楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

?本發明涉及原子層沉積設備技術領域，具體涉及一種用于原子層沉積設備的氣體分配器。

背景技術

原子層沉積（ALD）方法的最大特點是表面反應是自限制的，單周期薄膜沉積過程中由以下幾個步驟：（1）第一種反應前驅體輸入到襯底材料表面并通過化學吸附(飽和吸附)沉積在表面；（2）用惰性氣體將多余的前軀體吹掃干凈；（3）將當第二種前驅體通入反應腔，就會與己吸附于襯底材料表面的第一種前驅體發生反應。兩種前驅體之間會發生置換反應并產生相應的副產物，直到吸附在表面的第一種前驅體提供的反應空位完全消耗，反應會自動停止并形成需要的薄膜；（4）用惰性氣體將多余的前軀體和反應副產物吹掃干凈。這種自限制性特征正是原子層沉積技術的基礎，不斷重復這種自限制反應就會形成所需的薄膜。

根據ALD沉積原理，每一個循環在襯底的任何地方都會沉積相同數量的材料且與前驅物的多少無關，只要前驅物的劑量高于飽和表面反應所需即可。由此可見，?ALD方法對通過樣品表面的前軀體氣流濃度的均勻性要求并不高，只需滿足整個樣品表面都有足夠反應的前驅物通過即可，即DOSE進氣時間內流過樣品表面的劑量高于飽和表面反應所需。因此，對ALD設備進氣的要求就是前軀體能快速通過整個樣品表面。

為保證上述進氣要求，人們設計了不同的進氣裝置，根據反應氣體和載氣組成和氣流相對于基片的流動方向，可以把進氣裝置分為兩大類：主氣流垂直于基片方向的垂直式進氣裝置和主氣流平行與基片方向的平行式進氣裝置。?

使用傳統垂直式進氣裝置，氣體垂直于基片表面進入并隨即在抽氣系統的帶動在折轉一個角度從反應室側面或底部排出。這種進氣方式很難保證前軀體反應氣能通過整個基片表面，將導致局部位置因前軀體流量不足而不能滿足飽和反應要求。

使用平行式進氣裝置，反應氣體從基片的一側流向另一側或中部時被抽走，這種結構要求通過出氣口離樣品表面很近，且體積較大。在專利CN?1228470C中，公開了一種有多個孔組成的圓形篩網氣體分配器，反應氣體從基片的邊緣流向中部被抽走，此種結構能很好地為樣品供應前軀體，但需要氣體分配器直徑大于樣品尺寸，這樣就會加大反應器的體積，造成前軀體和吹掃氣體的浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于原子層沉積設備的氣體分配器，該氣體分配器可以實現前軀體快速覆蓋整個樣品表面，可以很好地提高薄膜均勻性。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于原子層沉積設備的氣體分配器，所述氣體分配器設置在原子層沉積設備的反應腔室內，位于所述反應腔室內基片臺的上方；所述氣體分配器為環型或U型的氣路管道，所述氣路管道上設有一個進氣口和若干個出氣口；所述進氣口與所述反應腔室的進氣管道相連通，所述出氣口均勻分布在所述氣路管道的內外兩側，所述出氣口的出氣方向與垂直方向形成傾斜角度。

上述方案中，所述氣路管道的橫截面為圓形或多邊形。

上述方案中，所述出氣口包括內排出氣孔和外排出氣孔，分別均勻設置在所述氣路管道的內側和外側。

上述方案中，所述出氣口的個數為偶數個，所述內排出氣孔和外排出氣孔交錯排列。

上述方案中，所述出氣口的孔徑為1mm-1.5mm。

上述方案中，所述出氣口的面積總和小于所述進氣口的面積。

上述方案中，所述出氣口的出氣方向與垂直方向呈30度角傾斜。

與現有技術方案相比，本發明采用的技術方案產生的有益效果如下：

本發明具備結構簡單，易于加工，成本低廉的優點，在滿足ALD沉積方式的同時，能夠實現前軀體完整地覆蓋樣品表面，可以很好地提高薄膜均勻性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的氣體分配器應用于原子層沉積設備的結構示意圖；

圖2為本發明實施例中氣體分配器的結構示意圖；

圖3為本發明實施例中氣體分配器的橫截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明技術方案進行詳細描述。