[實用新型]用于原子層薄膜沉積的反應裝置

有效

• 申請號: 201420141763.3
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN203794984U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 潘龍;劉東;彭文芳;常青
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陶金龍

技術領域

本實用新型屬太陽能電池制造裝配和加工技術領域，具體為一種用于原子層薄膜沉積的反應裝置。

背景技術

隨著太陽能電池工藝技術持續推進，其中對于薄膜工藝的厚度均勻性及質量的要求日漸升高。傳統的CVD沉積技術已很難有效地精確控制薄膜特性及滿足日益嚴苛的工藝技術要求，原子層沉積技術(Atomic?Layer?Deposition；ALD)最初稱為原子層外延(Atomic?Layer?Epitaxy，ALE)，也稱為原子層化學氣相沉積(Atomic?Layer?Chemical?Vapor?Deposition，ALCVD)，它利用反應氣體與基板之間的氣固相反應，來完成工藝的需求，由于可完成精度較高的工藝，因此被視為先進太陽能電池工藝技術的發展關鍵環節之一。

原子層沉積，是一種可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積是通過將至少兩種氣相前驅體脈沖交替地通入反應器并在沉積基體上化學吸附并反應，形成沉積膜的一種方法，當前軀體達到沉積基體表面，它們會在基體表面化學吸附并發生表面反應,在前驅體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應器進行清洗，通過沉積循環不斷重復直至獲得所需的薄膜厚度。ALD可以通過控制反應周期數簡單精確地控制薄膜的厚度，形成達到原子層厚度精度的薄膜；其生長的薄膜沒有針孔、均勻、且對薄膜圖形的保形性極好。

美國專利US5483919中公開了一種用于進行原子層薄膜沉積的反應裝置，該反應裝置包括反應前驅物存儲單元、氣路單元和反應腔室；反應中，通過將兩種不同的氣態反應前驅物通過氣路單元交替進入反應腔室，垂直地噴灑在硅片表面，沉積形成原子層薄膜。但是該裝置存在以下缺陷：(1)硅片承載單元一次僅能承載一片硅片，沉積薄膜的硅片產能低，設備成本高；(2)氣態反應前驅物垂直噴灑在硅片表面中心，氣流由硅片中心向四周擴散，導致氣態反應前驅物利用率低；(3)硅片承載單元底部易殘留氣態反應前驅物和反應副產物，難以排空以致形成氣場渦流區，氣場渦流區內的氣態反應前驅物和反應副產物難以排空，殘留物附著在硅片表面，導致原子層薄膜沉積質量降低。

美國專利US6015590中也公開了一種用于進行原子層薄膜沉積的反應裝置，該裝置的硅片承載單元一次可以承載兩片硅片，反應腔室內可同時放置多個硅片承載單元，該裝置通過增加硅片承載單元數量使硅片產能提高。但是該裝置存在以下缺陷：(1)通過增加硅片承載單元數量使硅片產能提高，導致反應腔室的結構復雜，加工維護成本高，硅片數量增加幅度受限；(2)硅片承載單元與硅片之間殘留的氣態反應前驅物難以排空，殘留物附著在硅片表面，導致原子層薄膜沉積質量降低；(3)反應腔室的加熱單元分布不均，使反應腔室內壁表面存在溫度梯度，使硅片表面存在溫度梯度，導致硅片表面原子層薄膜厚度不均；(4)氣態反應前驅物通往硅片表面的路徑為L形，需經過一個直角轉彎后才能到達硅片表面，因此，氣態反應前驅物到達硅片表面的動力不強。

綜上所述，本領域技術人員需研發一種新的原子層薄膜沉積的反應裝置，以解決現有的反應裝置中存在硅片產能低、硅片表面存在溫度梯度導致氣態反應前驅物在硅片表面分布不均、沉積速率慢、氣態反應前驅物無法排空等問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于原子層薄膜沉積的反應裝置，從而提升原子層薄膜沉積裝置的硅片產能并有效提高原子層薄膜的沉積質量。

本實用新型目的通過下述技術方案來實現：

本實用新型提供一種用于原子層薄膜沉積的反應裝置，包括：反應沉積腔、反應排空腔和真空系統；所述的反應沉積腔設有菱形中空腔并與所述反應排空腔貫通，所述反應排空腔與所述真空系統連接，所述真空系統用于對所述反應排空腔進行抽氣，進而使所述反應沉積腔處于真空狀態；

其中，所述反應沉積腔內包括硅片承載單元、加熱單元、前驅物進料單元、吹掃氣體進氣單元；

所述硅片承載單元設有若干個硅片承載位且所述硅片承載單元的底部設有若干通氣孔，所述硅片承載單元上設有遮擋罩用于密封所述反應沉積腔；

所述加熱單元設在所述反應沉積腔的四個腔壁外側，用于對所述反應沉積腔進行加熱；

所述前驅物進料單元用于對所述硅片承載單元上的硅片提供氣態反應前驅物或對所述反應沉積腔內的氣態反應前驅物進行吹掃；

所述吹掃氣體進氣單元用于對所述反應沉積腔與所述硅片承載單元間隙中的氣態反應前驅物進行吹掃。