[實用新型]一種基于ALD技術的薄膜制備裝置

有效

• 申請號: 202220553199.0
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN216838174U
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 宋建濤;張建華;丁星偉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 史云聰

本實用新型公開一種基于ALD技術的薄膜制備裝置，涉及薄膜制備技術領域，包括：芯片基板、反應單元、供水/供臭氧單元、用于盛裝不同反應物的若干個反應物容量瓶、內部環境為真空的混氣罐，若干個反應物容量瓶分別通過電磁閥與混氣罐的進氣口相連通，混氣罐的出氣口通過電磁閥與反應腔室連通，混氣罐內設置有用于攪動氣流的風機組；本實用新型中在不同反應物進入反應腔室之前，先進入到混氣罐內進行混合，并利用風機組的攪動作用提高不同反應物間的混合效果，混合后的混合物進入到反應腔室內并與后續通入的水或臭氧進行反應，在芯片基板上形成摻雜混合薄膜，且形成的摻雜混合薄膜是在同一(原子)層里實現摻雜，提高了薄膜的機械和光電性能。

技術領域

本實用新型涉及薄膜制備技術領域，特別是涉及一種基于ALD技術的薄膜制備裝置。

背景技術

原子層沉積(ALD)設備是薄膜制備(生長)最重要的設備之一，廣泛的應用于集成電路、半導體材料、光學、封裝、保護涂層等領域，該設備可以制備氧化物薄膜，金屬薄膜，有機薄膜，傳統的行業要求一般只用該設備生長單一的薄膜實現特定功能，然而隨著技術的發展，單一功能的薄膜有時候不能滿足技術的需要，就需要對薄膜實現摻雜，即生長出的薄膜不是單一的，可能是多種材料復合在一起，稱之為摻雜，舉例說明，制備鋁摻雜氧化鋅(AlZnO)這種混合薄膜，先生長其中的(如氧化鋅)一層或者幾層，再生長混合物另外一種(如氧化鋁)的一層或者幾層，這種制備薄膜的生長方式叫做摻雜，混合薄膜的摻雜比例通過調控彼此的層數實現。

通過ALD生長薄膜需要有前驅體材料(反應物)，例如生長氧化鋁需要的反應物是三甲基鋁和水，兩者交替通入反應腔室，通入的量通過電磁閥門打開的時間控制(注釋：對于三甲基鋁(TMA)和水(H2O)來說在室溫下就可以自然揮發)，在一定的環境下(如真空環境下，加熱溫度80-300度)實現化學反應生長出薄膜，以上三甲基鋁和水交替通入一次，稱之為一個循環，生長薄膜的厚度可以通過控制循環的次數控制。

傳統方法制備摻雜混合薄膜可參考圖1，首先生長其中的(如氧化鋅)一層或者幾層，再生長另外一種(如氧化鋁)的一層或者幾層，只能實現層間的摻雜和混合，最終得到的混合薄膜是分層的，無法實現同層薄膜的摻雜混合。

例如：申請號為“202010680690.5”，名稱為“ALD沉積裝置及ALD沉積方法”的發明專利以及申請號為“202010348365.9”，名稱為“一種基于ALD技術制備氧化鋅薄膜的裝置及方法”的發明專利均公開了利用ALD技術制備薄膜的裝置，但是兩者均采用的是單層沉積的方式，在面對需要沉積多層時，其結構能夠實現的僅僅是一層一層的沉積，即上述的先生長其中的一層或者幾層，再生長另外一種的一層或者幾層，這樣成型的薄膜為分層結構，結構強度較弱。

因此人們亟需一種能夠在同一原子層內實現摻雜和混合、提高薄膜的機械和光電性能的基于ALD技術的薄膜制備裝置。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于ALD技術的薄膜制備裝置，以解決上述現有技術存在的問題，通過增設混氣罐，反應物進入反應腔室前進行混合，使得形成的薄膜是在同一(原子)層里實現摻雜，提高薄膜的機械和光電性能。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：本實用新型提供一種基于ALD技術的薄膜制備裝置，包括芯片基板、反應單元、供水/供臭氧單元以及用于盛裝不同反應物的若干個反應物容量瓶，所述芯片基板設置在所述反應單元的反應腔室內，所述供水/供臭氧單元與所述反應腔室相連通，其特征在于，還包括內部環境為真空的混氣罐，若干個所述反應物容量瓶分別通過電磁閥與混氣罐的進風口相連通，所述混氣罐的出風口通過電磁閥與反應腔室連通，所述混氣罐內設置有用于攪動氣流的風機組。

優選的，所述風機組包括若干個風扇，若干個風扇均勻環設在所述混氣罐的內壁上，所述風扇的出風方向與氣流方向相同。

優選的，所述混氣罐的外殼內環設有用于使混合物保持更高反應活性的加熱壁。

優選的，所述加熱壁內可拆卸設置有殷瓦合金內襯。