[實用新型]等離子體增強原子層沉積設備

有效

• 申請號: 201320165837.2
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN203174200U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 王東君
• 申請（專利權）人: 王東君
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 張穎玲;孟桂超

技術領域

本實用新型涉及一種原子層沉積設備，尤其涉及一種等離子體增強原子層沉積設備。

背景技術

單原子層沉積(ALD，Atomic?Layer?Deposition)，又稱原子層沉積或原子層外延(Atomic?Layer?Epitaxy)，最初是由芬蘭科學家提出并用于多晶熒光材料ZnS:Mn以及非晶Al₂O₃絕緣膜的研制，這些材料是用于平板顯示器。由于這一工藝涉及復雜的表面化學過程和低的沉積速度，直至上世紀80年代中后期該技術并沒有取得實質性的突破。但是到了20世紀90年代中期，人們對這一技術的興趣在不斷加強，這主要是由于微電子和深亞微米芯片技術的發展要求器件和材料的尺寸不斷降低，而器件中的高寬比不斷增加，這樣所使用的材料厚度降低至幾個納米數量級。因此，原子層沉積技術的優勢就體現出來，如單原子層逐次沉積，沉積層極均勻的厚度和優異的一致性等就體現出來，而沉積速度慢的問題就不重要了。

現有的原子層沉積設備絕大部分是在低真空條件下反應，采用加熱的方式提供反應能量。對于需要較高能量的物質只能采取高溫加熱。但是，反應物大多為金屬有機化合物，其在高溫下容易分解或脫附從而造成反應很難進行甚至無法進行，并且沉積的材料中雜質含量高；對于有些基底特別是有機物無法承受過高溫度，從而使得在這些不耐溫的基底上能夠沉積的材料非常有限。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種等離子體增強原子層沉積設備，實現了高質量原子層薄膜的沉積。

為達到上述目的，本實用新型提供一種等離子體增強原子層沉積設備，包括：相互貫通的等離子體產生腔體、擴散腔體、反應腔體以及抽氣腔體，其中：

所述等離子體產生腔體具有等離子體產生氣體進氣口以及使來自所述等離子體產生氣體進氣口的等離子體產生氣體產生等離子體的等離子發生裝置；

所述等離子體產生腔體和所述擴散腔體之間設置有反應物進氣口，來自所述反應物進氣口的反應物與產生的等離子體在所述擴散腔體的內部均勻混合；

所述反應腔體的內部設置有用于放置與所述反應物發生反應的待沉積樣品的樣品臺；

所述抽氣腔體依次連接有尾氣吸附裝置以及抽氣系統。

優選地，所述等離子發生裝置可以采用感應耦合等離子體發生裝置。

優選地，該設備還可以包括設置在所述等離子體產生腔體的噴淋構件，所述噴淋構件上設置有多個擴散孔，所述等離子體產生氣體進氣口、所述擴散孔以及所述等離子體產生腔體相貫通。

優選地，該設備還可以包括設置在所述擴散腔體的環繞式多孔構件，所述環繞式多孔構件上設置有多個擴散孔，所述反應物進氣口、所述擴散孔以及所述擴散腔體相貫通。

優選地，所述樣品臺的上表面與所述反應腔體的頂部之間的高度可以大于200mm。

優選地，所述樣品臺可以采用不銹鋼或者純鎳制成。

優選地，該設備還可以包括用于加熱所述樣品臺的加熱裝置。

優選地，該設備還可以包括樣品托盤。

優選地，所述樣品托盤可以采用純鎳制成，厚度可以為2-5mm。

優選地，所述樣品托盤可以通過卡槽被穩定地放置在所述樣品臺上。

優選地，所述樣品臺的直徑與所述反應腔體的內徑之比可以在1∶1.2至1∶2之間。

優選地，所述擴散腔體可以為能夠使所述等離子體與所述反應物混合均勻的穹頂狀腔體。

優選地，所述抽氣腔體、所述反應腔體、所述擴散腔體以及所述等離子體產生腔體之間均采用膠圈或無氧銅墊圈密封。

優選地，所述抽氣腔體、所述反應腔體、所述擴散腔體以及所述等離子體產生腔體共同形成類似紡錘形狀的腔體。

優選地，所述等離子體產生氣體進氣口的內徑可以為2-12mm，所述噴淋構件的所述擴散孔的內徑可以為0.2-3mm。

優選地，所述反應物進氣口的內徑可以為2-12mm，所述環繞式多孔構件的所述擴散孔的內徑可以為0.2-4mm。

優選地，所述抽氣系統可以包括真空規、旁抽閥、抽速調節閥、高真空閥、分子泵、前級閥以及機械泵。

根據本實用新型的等離子體增強原子層沉積設備，一種等離子體增強原子層沉積方法也被公開。該方法包括：在真空條件下，將生成的等離子體與反應物混合均勻；反應物利用等離子體所提供的能量在待沉積樣品沉積，并反應生成薄膜。

優選地，所述方法還可以包括：加熱待沉積樣品，以提供反應物在反應生成薄膜時所需的能量。

優選地，所述方法還可以包括：去除多余的反應物以及生成物。