[发明专利]一种用于制作原子层沉积膜的可拆卸喷头及装置

说明书

技术领域

本发明属于原子沉积镀膜领域，更具体地，涉及一种用于制作原子层沉积膜的可拆卸喷头及装置。

背景技术

随着半导体集成电路的不断发展，芯片尺寸不断缩小、性能不断提升，迫切要求具有高精度、纳米级厚度等特性的薄膜。而传统的薄膜技术如化学气相沉积和物理气相沉积很难满足条件日益严苛的技术要求。原子层沉积技术具有薄膜厚度纳米可控，均匀性好等特点，广泛应用于微纳米电子器件，太阳能电池等领域。一种高效率空间隔离原子层沉积技术是两种前驱体沉积反应单独发生在两个反应腔中。而两个反应腔是通过惰性气体隔开。基底在一个反应腔中发生原子层沉积半反应之后，运动至另一反应腔中反应物与该腔内的前驱体发生另一半反应来完成一个循环。这两个阶段组成一个原子层沉积反应循环也即一层单层薄膜生长。薄膜的厚度通过基底来回运动的次数或反应腔的数量来保证的。该工艺使用反应腔之间的运动来切换原子层沉积的半反应，无需考虑传统原子层沉积技术中使用惰性气体来清洗腔体，从而节省大量的时间。

现有的实现空间隔离原子层沉积方法的装置主要是将进气口、出气口及隔离管路加工在同一结构中，在沉积实验过程中位于该结构下方的基片来回运动（或直线运动）来完成沉积所需的循环。进气口、出气口的尺寸参数对于沉积实验中工艺调节有着重要的作用，必须根据不同的需要进行修改，现有的实现空间隔离原子层沉积方法的装置不能改变进气口、出气口的尺寸参数，对于不同种类的原子层沉积反应，需要制作不同的装置，较为昂贵且费时。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于制作原子层沉积膜的喷头及装置，其目的在于通过前驱体喷头和支撑架的可拆卸连接，根据反应条件灵活调整喷头之间的距离及喷头的尺寸，由此解决现有技术对于特定的反应需要整套特定的原子层沉积装置，生产周期长，产量受限的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于制作原子层沉积膜的可拆卸喷头，包括进气管路、进气口和出气口；所述进气口内部为空腔，其横截面为上窄下宽的梯形；所述出气口内部形成空腔，分为上半部分和下半部分，其上半部分与下半部分之间设有漏斗形结构，用于过度气流；所述可拆卸喷头外壁设有凸台；进气管路与进气口固定连接，进气口与出气口可拆分的密闭连接；气体通过进气管路进入进气口，在进气口内部的空腔缓冲进入出气口，从出气口喷洒在基片上。

优选地，所述的喷头，其进气口与出气口之间有橡胶圈。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于制作原子层沉积膜的装置，包括所述的可拆卸喷头、腔体支撑架、基片承载台和运动平台；所述腔体支撑架，中间形成长条装镂空，其中顺序设置多个可拆卸喷头；所述基片承载台，用于承载基片，设置在装配有喷头的腔体支撑架下方；所述运动平台，用于提供水平往复运动和垂直移动，与基片承载台连接，带动基片承载台运动。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其腔体支撑架侧面设有隔离气体进气口，用于充入隔离气体维持原子层沉积反应环境。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其隔离气体进气口设置在腔体支架两端的侧面。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其可拆卸喷头可采用压片、螺钉、卡扣、基孔间隙配合方式固定在腔体支撑架上。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其基片承载台下方设置有温度控制装置，用于控制原子层沉积反应温度。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其温温度控制装置分温度段控制。

优选地，所述的用于制作原子层沉积膜的装置，其运动平台在垂直方向上的移动精度达到100um级。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用了可拆卸喷头，灵活调整用于制作原子沉积膜的装置的各项参数，能够取得下列有益效果：

（1）所述可拆卸喷头的模块化，使得其出气口可制作成各种尺寸，因此能适应各种前驱体。

（2）同样是由于可拆卸喷头的模块化，相对于现有一体成型的技术，降低了加工难度，提高了合格率。

（3）所述用于制作原子层沉积膜的装置，由于可拆卸喷头和腔体支架之间能灵活组合，因此能适应不同的原子层沉积反应，可通过调整个喷头之间的距离和喷头长度控制前驱体用量。

（4）所述用于制作原子层沉积膜的装置，可排列多个制作单元，从而连续沉积不同类型的原子层沉积膜，相对于现有技术大大简化了沉积多种类型原子层沉积膜的操作难度。