[发明专利]一种氮化钛原子层沉积装置及其沉积方法

权利要求书

1.一种氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，包括：

反应腔室，其通过前级管路连接真空泵；

钛的前驱体传输管路，其一端连接反应腔室，另一端与载气及吹扫气体管路的一端对接，所述载气及吹扫气体管路与钛的前驱体传输管路接口的两端之间还并联设有用于装载钛的前驱体的源瓶；其中，所述源瓶通过源瓶进口管路接入载气及吹扫气体管路，并通过源瓶出口管路接入钛的前驱体传输管路；

载气及吹扫气体管路，其一端分别连接钛的前驱体传输管路和源瓶，另一端连接载气及吹扫气体源；

腔室压强维持管路，其一端接入钛的前驱体传输管路后连接反应腔室，另一端接入载气及吹扫气体管路；

氧化剂传输管路，其一端连接反应腔室，另一端连接氧化剂源；

氧化剂吹扫管路，其一端连接至载气及吹扫气体源，另一端在依次经氧化剂传输管路上游接入并由氧化剂传输管路下游接出后，直接接入真空泵；

其中，所述源瓶出口管路、钛的前驱体传输管路、前级管路上设有加热单元，以对源瓶出口管路、钛的前驱体传输管路进行分段梯度升温加热，以及对前级管路进行分段梯度降温加热。

2.根据权利要求1所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，还包括：腔室阀门吹扫管路，所述反应腔室设有与反应腔室连接的腔室阀门，所述腔室阀门吹扫管路的一端接至腔室阀门，另一端接入载气及吹扫气体管路。

3.根据权利要求1所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，还包括：钛的前驱体排气分路，所述钛的前驱体排气分路的一端在腔室压强维持管路与钛的前驱体传输管路接口之前接入钛的前驱体传输管路，另一端接入前级管路。

4.根据权利要求1所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，所述前级管路包括连接反应腔室的腔室出口前级管路和连接真空泵的真空泵前级管路，自所述腔室出口前级管路至所述真空泵前级管路的方向进行分段梯度降温加热。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，所述加热单元包括：设于源瓶出口管路上的第一加热器，设于钛的前驱体传输管路上并位于钛的前驱体传输管路与源瓶出口管路接口、钛的前驱体传输管路与钛的前驱体排气分路接口之间的第二加热器，设于钛的前驱体传输管路上并位于钛的前驱体传输管路与钛的前驱体排气分路接口、钛的前驱体传输管路与腔室压强维持管路接口之间的第三加热器和第四加热器，以及设于钛的前驱体传输管路上并位于钛的前驱体传输管路与腔室压强维持管路接口、钛的前驱体传输管路与反应腔室接口之间的第五加热器。

6.根据权利要求5所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，所述加热单元还包括：设于腔室出口前级管路上的第六加热器，以及设于真空泵前级管路上的第七加热器。

7.根据权利要求6所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，所述加热单元包括的各加热器分别设有与之联系的温度传感器，以实现独立的闭环控制。

8.一种氮化钛原子层沉积方法，使用权利要求1-7任意一项所述的氮化钛原子层沉积装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：启动加热单元并向反应腔室通入由载气携带的经分段梯度升温加热后的钛的前驱体蒸气，进行预处理；

步骤S02：对各管路及反应腔室进行气体预吹扫；

步骤S03：向反应腔室通入由载气携带的经分段梯度升温加热后的钛的前驱体蒸气进行工艺；

步骤S04：对反应腔室进行抽真空；

步骤S05：对钛的前驱体传输管路及反应腔室进行气体吹扫；

步骤S06：对反应腔室进行抽真空；

步骤S07：向反应腔室通入氧化剂气体进行工艺；

步骤S08：对反应腔室进行抽真空；

步骤S09：对氧化剂传输管路进行气体吹扫；

步骤S10：对反应腔室进行抽真空。

9.根据权利要求8所述的氮化钛原子层沉积方法，其特征在于，重复所述步骤S01至S10，直至形成的氮化钛薄膜厚度达到要求。