[發明專利]原子層沉積技術制備薄膜的實現方法

在審

• 申請號: 201610101289.5
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105568256A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李春雷;李東旗;何金正
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 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: 陶金龍;張磊

技術領域

本發明涉及原子層沉積技術領域，更具體地，涉及一種以自擴散式的原 子層沉積技術制備薄膜的實現方法。

背景技術

原子層沉積(Atomiclayerdeposition，ALD)是通過將氣相前驅體交 替地通入反應器并在基體的表面發生化學反應而形成沉積薄膜的一種方法 (技術)，該技術可以將物質以單原子層薄膜形式一層一層地鍍在基底表面。

在原子層沉積工藝過程中，當前驅體到達沉積基體的表面時，會以化學 吸附的形式沉積在基體表面。在不同的前驅體脈沖之間還需要用惰性氣體對 反應器進行吹掃，以清除未吸附在基體表面的過剩反應源(前驅體)，保證 化學反應只在基體表面發生。

根據對反應源隔離方式的不同，原子層沉積設備(ALD)可以分為時間式 設備和空間式設備兩種類型。對于時間式ALD設備，兩種反應源可以在不同 時間出現在同一個反應腔室中，其工藝的每個生長周期可以分為“通入第一 種反應源-吹掃-通入第二種反應源-吹掃”四個階段。對于空間式ALD設備， 通常可以利用襯底位置的移動來隔離兩種反應源氣體，以實現ALD工藝。

以在時間式ALD設備上進行ALD工藝為例，其常規ALD技術通常采用四 步工藝，即每個工藝循環過程包括四步：通入第一種反應源-吹掃-通入第二 種反應源-吹掃。其中，在ALD工藝過程中，反應腔室的出氣端處于一直有氣 體流出的狀態，腔室內壓力是通過閥門系統維持在一定的數值范圍內。這種 工藝過程的優點在于可以提高ALD反應的速率。

但是，上述現有的ALD工藝同時也存在一些缺點，一是增加了對壓力控 制系統的精度要求，從而提高了設備的生產成本；另外，由于反應源氣體連 續流動，導致有大量的反應源被直接攜帶出反應腔室，從而造成了浪費，在 一定程度上也提高了工藝成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種原子層沉 積技術制備薄膜的實現方法，以提高反應源的利用率，降低工藝及設備成 本。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種原子層沉積技術制備薄膜的實現方法，包括以下步驟：

步驟S1：減小反應腔室的出氣閥門開度，通入第一種反應源，形成向反 應腔室充氣的過程，使反應腔室壓力逐漸升高，以增加第一種反應源的有效 擴散時間；

步驟S2：將出氣閥門完全打開，并通入吹掃氣體進行吹掃，將反應腔室 內殘留的第一種反應源抽出；

步驟S3：減小反應腔室的出氣閥門開度，通入第二種反應源，形成向反 應腔室充氣的過程，使反應腔室壓力逐漸升高，以增加第二種反應源的有效 擴散時間；

步驟S4：將出氣閥門完全打開，并通入吹掃氣體進行吹掃，將反應腔室 內殘留的第二種反應源抽出。

優選地，步驟S1包括：

步驟S11：減小反應腔室的出氣閥門開度，通入第一種反應源；

步驟S12：停止第一種反應源通入，并通入稀釋氣體，形成向反應腔室 充氣的過程，使反應腔室壓力逐漸升高，以增加第一種反應源的有效擴散時 間。

優選地，步驟S3包括：

步驟S31：減小反應腔室的出氣閥門開度，通入第二種反應源；

步驟S32：停止第二種反應源通入，并通入稀釋氣體，形成向反應腔室 充氣的過程，使反應腔室壓力逐漸升高，以增加第二種反應源的有效擴散時 間。

優選地，將反應腔室的出氣閥門開度減小至零，即處于完全關閉狀態。

優選地，在形成向反應腔室充氣的過程中，使反應腔室的壓力逐漸升 高到0.5-10Torr。

優選地，使反應腔室的壓力逐漸升高到1-5Torr。

優選地，所述稀釋氣體采用反應源載氣或吹掃氣體。

優選地，所述稀釋氣體為氮氣或惰性氣體。