[实用新型]一种ALD新型反应室

说明书

本实用新型公开了一种ALD新型反应室，具体包括:下腔体‑1；加热基板装置‑2；进气孔‑3；上腔体‑4；分气板‑5。本实用新型通过引入多孔洞结构的分气板将通过进气孔的前驱体气体分散成均匀的气流进入反应腔室内部。该设计方法可以使得前驱体在加热基板装置表面均匀分布，有效提高腔体内部气流和气压均匀性，提高生长薄膜的均匀度，同时，该设计方法可以提高沉积效率，减少前驱体使用量。

技术领域

本发明涉及原子层沉积(ALD)设备领域，具体涉及一种原子层沉积(ALD) 系统的反应室的结构。

背景技术

薄膜材料是指有一维的厚度小于1微米的膜制备的产品，该类材料具有重量轻、强度高、纳米效应等诸多有点而受到了广泛关注，目前常规的制备膜材料的方法有离子束溅射沉积、磁控溅射沉积、电化学沉积、胶体化学法、化学气相沉积和原子层沉积等多种方法，其中原子层沉积方法制备的薄膜具有优异的三维共形性、大面积的均匀性和精确的亚单层膜厚控制等特点，其发展势头强劲，赢得了学术界和工业界的广泛关注。

原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)，是一种特殊的化学气相沉积技术，是通过将气相前驱体脉冲交替通入反应室并在沉积基体表面发生化学吸附反应形成薄膜的一种方法。ALD技术由于具有独特的自限制生长原理使得其在微电子工业和纳米材料领域受到重点关注，2007年Interl公司在半导体工业45nm 技术节点上，将ALD沉积的超薄铬基氧化物薄膜引入金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)器件中，取代传统的二氧化硅栅介质薄膜，获得了功耗更低、速度更快的酷睿微处理器，近年来，ALD技术在微电子、光电子、光学、纳米技术、微机械系统、能源、催化、生物医用、显示器、耐腐蚀及密封涂层等领域的研究方兴未艾，呈现爆发式增长，ALD设备和ALD材料市场也正经历着快速的发展和成长。

ALD技术的核心部件-反应室的设计是决定ALD设备性能的重要部位，常见ALD反应室结构大致可以分为三种：横向流动式、垂直流动式和径向流动式。其中横向流动式也称行波式反应室，其反应室结构很紧凑，顶壁和衬底之间的距离可以非常接近，因此前驱体分子在反应室中横向流动时可以多次撞击沉积表面，增加了分子化学吸附在表面的概率，从而使前驱体利用效率高，反应曝光时间变短，但它的缺点是对非理想化的ALD过程较为敏感，如前驱体的自分解和副产物的再吸附，从而导致厚度的不均匀性。垂直流动式反应室，也称顶部喷射式反应室，是目前最常规的反应室，其前驱体蒸汽的入口分布在反应室顶部，均匀性由ALD自限制生长机理控制，垂直流动式反应室对非理想化的ALD沉积工艺，具有比横向流动式反应室更好的容忍性，它的缺点是由于反应室顶部需要有前驱体的喷淋或喷射装置，因此它的反应室体积通常比横向流动式反应室要大，使得前驱体利用率降低，而且反应室曝光和清洗脉冲的时间变长。当垂直流动式反应室前驱体入口孔与衬底托盘很接近时，就成为径向流动式反应室，其既有横向流动式反应室的前驱体利用率高、生长循环时间短的优点，也可以对非理想化ALD 工艺特性有较好的容忍性。

在现有的ALD系统中，反应室中气体靠扩散移动，气体滞留和气流扰动以及基板表面上产生的气流和气压的非均匀性通常会导致沉积出来的薄膜的厚度和其他特性具有不利的非均匀性。针对该问题，多个学者开展了研究，美国专利 No.5558717提出利用一种环形节流孔和环形通道方式，但这种方式需要较大的反应室，影响沉积效率。

针对ALD反应室内气体流动不均匀性的问题，在ALD设备开发研究中迫切需要一种装置来改进反应室的设计，使得其在不影响沉积效率基础上，提高沉积薄膜的均匀性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种ALD新型反应室，该新型反应室可以使前驱体在加热基板装置表面均匀分布，有效提高腔体内部气体均匀性，提高生长薄膜的均匀度，同时，该设计方法可以提高沉积效率，减少前驱体使用量。

为实现上述技术目的，本发明设计的一种ALD新型反应室，其特征在于，包括下腔体；加热基板装置；进气孔；上腔体；分气板。