[发明专利]原子层沉积设备

说明书

本发明涉及原子层沉积设备。一种原子层沉积设备包括：反应室(110)；上盖板(120)，其可密封地接合于反应室的顶部，并设置有开口，工艺气体经由开口进入反应室的内部腔室；安置于反应室的一侧且与之连通的加载闭锁室(130)；气体分配器(140)，其包括多个输入端口、多个输出端口、以及阀组，多个输出端口中的至少一部分连通于工艺气体管道，阀组可控地选择多个输入端口和多个输出端口之间的连通关系；工艺气体管道可经由反应室和上盖板接合处的接合件而密封地连通于上盖板的开口；当上盖板脱离与反应室的接合时，工艺气体管道在接合件处断开。这样的设计使得工艺气体管道在上盖板以上保留的部分较少，便于开启检修维护。

技术领域

本发明大体上涉及原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)，更具体地，涉及原子层沉积设备。

背景技术

原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基材上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种技术。当前驱体达到沉积基材表面，它们会在其表面化学吸附并发生表面反应。原子层沉积的表面反应具有自限制性(self-limiting)，不断重复这种自限制反应就形成所需要的薄膜。根据沉积前驱体和基材材料的不同，原子层沉积有两种不同的自限制机制，即化学吸附自限制(CS)和顺次反应自限制(RS)过程。化学反应一般在精准控温(50-600℃)下进行，也可能再添加射频功率产生的等离子体来提高反应速率。

化学吸附自限制沉积过程中，第一种反应前驱体输入到基材材料表面并通过化学吸附(饱和吸附)保持在表面。当第二种前驱体通入反应器，起就会与已吸附于基材材料表面的第一前驱体发生反应。两个前驱体之间会发生置换反应并产生相应的副产物，直到表面的第一前驱体完全消耗，反应会自动停止并形成需要的原子层。该反应过程可以由下面的公式(1)表示，其中ML2表示第一种前驱体，AN2表示第二种前驱体，MA表示所生成的原子层

ML2+AN2---MA+2LN (1)

与化学吸附自限制过程不同，顺次反应自限制原子层沉积过程是通过活性前驱体物质与活性基材材料表面化学反应来驱动的。这样得到的沉积薄膜是由于前驱体与基材材料间的化学反应形成的。对于顺次反应自限制过程首先是活化剂(AN)活化基材材料表面；然后注入的第一种前驱体ML2在活化的基材材料表面反应形成吸附中间体AML，这可以用反应方程式(2)表示。反应(2)着活化剂AN的反应消耗而自动终止，具有自限制性。当沉积反应第二种前驱体AN2注入反应器后，就会与上述的吸附中间体反应并生成沉积原子层，这可以用反应方程式(3)表示。

AN+ML2---AML+NL (2)

AML+AN2---MAN+NL (3)

对于顺次反应自限制过程，一方面基材材料表面必须先经过表面活化，另一方面，这种沉积反应实际是半反应(2)和(3)的组合。

发明内容

现有的原子层沉积设备仍有待进一步改进。