[发明专利]旋转式空间隔离化学气相淀积方法及其设备

说明书

技术领域

本发明有关一种化学气相淀积(CVD，Chemical Vapor Deposition)方法，尤其是指一种旋转式空间隔离CVD方法及其设备。

背景技术

CVD是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽(前驱体)及反应所需的其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备，其基本原理为：化学气相沉积通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到衬底表面上。

上述方法虽然具有沉积速率快的优点，但是存在以下缺点：需要精密控制不同前驱体通入反应器的量以及速度，并且需要实时监控从而控制沉积厚度。由于通入的前驱体气流之间相互干扰，使得沉积薄膜的均匀性较差，特别是对于制备很薄的(几纳米到几十纳米)薄膜工艺控制很困难，工艺重复性差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种旋转式空间隔离化学气相淀积CVD方法及其设备，能够方便地控制薄膜沉积厚度，提高薄膜均匀性，并且，适用于制备各种厚度的薄膜。

为达到上述目的，本发明提供一种旋转式空间隔离化学气相淀积CVD方法，包括：基底在反应腔体内旋转，依次通过所述反应腔体内的多个反应区，所述反应区通过供应系统获得前驱体，所述前驱体在所述基底通过所述前驱体所在的反应区时吸附在所述基底的表面；吸附在所述基底表面的不同所述前驱体之间发生化学反应，生成沉积在所述基底表面的薄膜。

进一步地，该方法还包括：所述基底还通过设置在获得不同所述前驱体的两个相邻所述反应区之间的空白区，所述空白区通过所述供应系统获得载气。

进一步地，通过所述供应系统获得所述前驱体或所述载气包括：所述供应系统向所述反应区注入所述前驱体和/或所述载气；停止注入所述前驱体和/或所述载气后，所述供应系统将所述载气和/或未能吸附在所述基底表面的所述前驱体抽走。

进一步地，该方法还包括：将所述基底进行加热、制冷、光照或加电压处理。

进一步地，所述基底的处理温度为-20℃至1000℃。

进一步地，该方法还包括：将所述前驱体进行加热或制冷处理。

进一步地，所述前驱体的处理温度为-20℃至500℃。

进一步地，所述基底在所述反应腔体内旋转的转速为1转/分钟至100转/分钟。

为达到上述目的，本发明还提供一种旋转式空间隔离化学气相淀积CVD设备，包括：反应腔体，内部设置有多个反应区；旋转装置，设置于所述反应腔体内部，用于使基底在所述反应腔体内旋转；以及供应系统，设置于所述反应区上方，用于使所述反应区获得前驱体。

进一步地，所述反应腔体内部还设置有空白区，所述空白区设置在获得不同前驱体的两个相邻所述反应区之间；所述供应系统，还设置于所述空白区上方，用于使所述空白区获得载气。

进一步地，所述供应系统包括：出口，设置于所述反应区或所述空白区上方；抽气口，与所述出口并列设置；前驱体源及载气源，通过阀门及管线分别与所述出口相连接；以及真空泵，通过所述管线与所述抽气口相连接。

进一步地，所述载气源的出口处设置有质量流量控制器。

进一步地，所述真空泵和所述抽气口之间还设置有尾气吸收装置。

进一步地，所述出口与所述旋转装置的距离为2mm至200mm。

进一步地，所述供应系统还包括加热/制冷装置和温度探头。

进一步地，所述反应腔体内还设置有加热/制冷装置和温度探头。

进一步地，所述旋转装置的转速为1转/分钟至100转/分钟。

进一步地，所述旋转装置包括：旋转支架；动力装置，与所述旋转支架相连接，用于驱动所述旋转支架旋转；及夹具，设置在所述旋转支架上，用于固定所述基底。

与现有技术相比，采用该本发明的旋转式空间隔离化学气相淀积CVD方法及其设备制备的薄膜更致密，能够与基底较好地结合。其次，可以通过基底转速以及转数方便地控制薄膜厚度。再次，任意搭配前驱体顺序实现薄膜多层结构生长，以及薄膜掺杂。最后，适用于制备各种厚度的薄膜，甚至可以制备几个纳米甚至一个纳米以下厚度的薄膜。

附图说明

图1为本发明的旋转式空间隔离CVD方法流程图；