專利名稱：一種氣體分配器及原子層沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原子層沉積設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體分配器及包括該氣體分配器的原子層沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
原子層沉積(ALD)方法的最大特點(diǎn)是表面反應(yīng)是自限制的，單周期薄膜沉積過程中由以下幾個步驟:(1)第一種反應(yīng)前驅(qū)體輸入到襯底材料表面并通過化學(xué)吸附(飽和吸附)沉積在表面；(2)用惰性氣體將多余的前軀體吹掃干凈；(3)將當(dāng)?shù)诙N前驅(qū)體通入反應(yīng)腔，就會與己吸附于襯底材料表面的第一種前驅(qū)體發(fā)生反應(yīng)。兩種前驅(qū)體之間會發(fā)生置換反應(yīng)并產(chǎn)生相應(yīng)的副產(chǎn)物，直到吸附在表面的第一種前驅(qū)體提供的反應(yīng)空位完全消耗，反應(yīng)會自動停止并形成需要的薄膜；(4)用惰性氣體將多余的前軀體和反應(yīng)副產(chǎn)物吹掃干凈。這種自限制性特征正是原子層沉積技術(shù)的基礎(chǔ)，不斷重復(fù)這種自限制反應(yīng)就會形成所需的薄膜。根據(jù)ALD沉積原理，每一個循環(huán)在襯底的任何地方都會沉積相同數(shù)量的材料且與前驅(qū)物的多少無關(guān)，只要前驅(qū)物的劑量高于飽和表面反應(yīng)所需即可。由此可見，ALD方法對通過樣品表面的前軀體氣流濃度的均勻性要求并不高，只需滿足整個樣品表面都有足夠反應(yīng)的前驅(qū)物通過即可，即DOSE進(jìn)氣時間內(nèi)流過樣品表面的劑量高于飽和表面反應(yīng)所需。因此，對ALD設(shè)備進(jìn)氣的要求就是前軀體能快速通過整個樣品表面。為保證上述進(jìn)氣要求，人們設(shè)計(jì)了不同的進(jìn)氣裝置，根據(jù)反應(yīng)氣體和載氣組成和氣流相對于基片的流動方向，可以把進(jìn)氣裝置分為兩大類:主氣流垂直于基片方向的垂直式進(jìn)氣裝置和主氣流平行與基片方向的平行式進(jìn)氣裝置。

使用傳統(tǒng)垂直式進(jìn)氣裝置，氣體垂直于基片表面進(jìn)入并隨即在抽氣系統(tǒng)的帶動在折轉(zhuǎn)一個角度從反應(yīng)室側(cè)面或底部排出。這種進(jìn)氣方式很難保證前軀體反應(yīng)氣能通過整個基片表面，將導(dǎo)致局部位置因前軀體流量不足而不能滿足飽和反應(yīng)要求。使用平行式進(jìn)氣裝置，反應(yīng)氣體從基片的一側(cè)流向另一側(cè)或中部時被抽走，這種結(jié)構(gòu)要求通過出氣口離樣品表面很近，且體積較大。在專利CN 1228470C中，公開了一種有多個孔組成的圓形篩網(wǎng)氣體分配器，反應(yīng)氣體從基片的邊緣流向中部被抽走，此種結(jié)構(gòu)能很好地為樣品供應(yīng)前軀體，但需要?dú)怏w分配器直徑大于樣品尺寸，這樣就會加大反應(yīng)器的體積，造成前軀體和吹掃氣體的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣體分配器，該氣體分配器可以實(shí)現(xiàn)前軀體快速覆蓋整個樣品表面，可以很好地提高薄膜均勻性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種原子層沉積設(shè)備，包括上述氣體分配器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種氣體分配器，包括進(jìn)氣管道、過渡管道和配氣盤，所述配氣盤固定設(shè)置在所述過渡管道的出氣口，所述過渡管道的進(jìn)氣口與所述進(jìn)氣管道連接，所述配氣盤上有出氣孔，所述配氣盤的外表面設(shè)有傾斜設(shè)置的氣體導(dǎo)流板。上述方案中，所述過渡管道為錐筒形。上述方案中，所述配氣盤上的出氣孔包括一個中央出氣孔和若干個外圈出氣孔，所述中央出氣孔位于所述配氣盤中央，所述外圈出氣孔均勻分布的在所述配氣盤的外圈。上述方案中，所述外圈出氣孔的個數(shù)為8個。上述方案中，所述出氣孔的孔徑為1.5mm。上述方案中，所述出氣孔的面積總和小于所述過渡管道的進(jìn)氣口面積。上述方案中，所述氣體導(dǎo)流板傾斜設(shè)置的角度為30度-60度。上述方案中，所述氣體導(dǎo)流板傾斜設(shè)置的角度為45度。上述方案中，所述氣體導(dǎo)流板為厚度為Imm的不銹鋼板。一種原子層沉積設(shè)備，包括上述氣體分配器，所述氣體分配器設(shè)置在所述原子層沉積設(shè)備的沉積腔室 內(nèi)，所述沉積腔室的腔室壁上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述沉積腔室的內(nèi)部設(shè)有樣品臺，所述氣體分配器位于所述樣品臺的正上方。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下:
本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)前軀體完整地覆蓋樣品表面，而且由于氣體具有水平方向的分速度，使覆蓋整個基片變得更為快速，有效地降低了成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的氣體分配器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的氣體分配器應(yīng)用于原子層沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種氣體分配器，包括進(jìn)氣管道11、過渡管道12和配氣盤13，配氣盤13焊接在過渡管道12的出氣口，過渡管道12的進(jìn)氣口與進(jìn)氣管道11連接，進(jìn)氣管道11與圓筒形，過渡管道12為錐筒形，高度為30mm。配氣盤13上有出氣孔14，出氣孔14包括I個中央出氣孔和8個外圈出氣孔，I個中央出氣孔位于配氣盤13中央，8個外圈出氣孔均勻分布的在配氣盤13的外圈。所有的出氣孔14的孔徑為1.5mm,出氣孔14的面積總和小于過渡管道12的進(jìn)氣口面積。配氣盤13的外表面設(shè)有傾斜設(shè)置的氣體導(dǎo)流板15。氣體導(dǎo)流板為厚度為1_的不銹鋼板，傾斜設(shè)置在配氣盤13的角度為30度-60度，優(yōu)選地傾斜角度為45度。如圖2所示，本實(shí)施例提供一種包括上述實(shí)施例所述的氣體分配器的原子層沉積設(shè)備，氣體分配器I設(shè)置在原子層沉積設(shè)備的沉積腔室21內(nèi)，沉積腔室21的腔室壁上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 22，氣體分配器I的進(jìn)氣管道11與沉積腔室21的進(jìn)氣口相連通。沉積腔室的內(nèi)部設(shè)有8英寸的樣品臺23，氣體分配器I位于樣品臺23的正上方，氣體分配器I最下端距離樣品臺23高度為30mm。本發(fā)明的工作原理如下:前軀體隨載氣通過氣體分配器I的進(jìn)氣管道11，進(jìn)入過渡管道12后從配氣盤13的中央出氣孔和外圈出氣孔吹出，載氣為氬氣或氦氣,載氣的流量為lsccm-200sccm ;來自中央出氣孔的氣體直接流出到達(dá)樣品臺23上的基片，外圈出氣孔吹出的氣體，遇到氣體導(dǎo)流板15的阻擋，傾轉(zhuǎn)一定角度后斜吹向樣品表面，同時有部分氣體從氣體導(dǎo)流板15外緣流出，流入腔室21中；吹到樣品表面的氣流沿徑向從基片邊緣流向排氣孔22。在此過程中，進(jìn)氣管道管壁的溫度低于原子層沉積反應(yīng)設(shè)備沉積腔室的溫度10C _99°C，同時載氣將流經(jīng)整個樣品，滿足飽和反應(yīng)所需。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)前軀體完整地覆蓋樣品表面，而且由于氣體具有水平方向的分速度，使覆蓋整個基片變得更為快速，很好地提高薄膜均勻性，有效地降低了成本。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣體分配器，包括進(jìn)氣管道、過渡管道和配氣盤，所述配氣盤固定設(shè)置在所述過渡管道的出氣口，所述過渡管道的進(jìn)氣口與所述進(jìn)氣管道連接，所述配氣盤上有出氣孔，所述配氣盤的外表面設(shè)有傾斜設(shè)置的氣體導(dǎo)流板。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述過渡管道為錐筒形。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述配氣盤上的出氣孔包括一個中央出氣孔和若干個外圈出氣孔，所述中央出氣孔位于所述配氣盤中央，所述外圈出氣孔均勻分布的在所述配氣盤的外圈。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體分配器，其特征在于:所述外圈出氣孔的個數(shù)為8個。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述出氣孔的孔徑為1.5_。
6.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述出氣孔的面積總和小于所述過渡管道的進(jìn)氣口面積。
7.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述氣體導(dǎo)流板傾斜設(shè)置的角度為30度_60度。
8.如權(quán)利要 求7所述的氣體分配器，其特征在于:所述氣體導(dǎo)流板傾斜設(shè)置的角度為45度。
9.如權(quán)利要求1所述的氣體分配器，其特征在于:所述氣體導(dǎo)流板為厚度為1_的不銹鋼板。
10.一種原子層沉積設(shè)備，包括上述任一一權(quán)利要求所述的氣體分配器，所述氣體分配器設(shè)置在所述原子層沉積設(shè)備的沉積腔室內(nèi)，所述沉積腔室的腔室壁上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述沉積腔室的內(nèi)部設(shè)有樣品臺，所述氣體分配器位于所述樣品臺的正上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及原子層沉積設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體分配器及包括該氣體分配器的原子層沉積設(shè)備。所述氣體分配器，包括進(jìn)氣管道、過渡管道和配氣盤，所述配氣盤固定設(shè)置在所述過渡管道的出氣口，所述過渡管道的進(jìn)氣口與所述進(jìn)氣管道連接，所述配氣盤上有出氣孔，所述配氣盤的外表面設(shè)有傾斜設(shè)置的氣體導(dǎo)流板。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)前軀體完整地覆蓋樣品表面，而且由于氣體具有水平方向的分速度，使覆蓋整個基片變得更為快速，很好地提高薄膜均勻性，有效地降低了成本。
文檔編號C23C16/455GK103194736SQ20121000194
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者張艷清, 夏洋, 李超波, 萬軍, 呂樹玲, 陳波, 石莎莉, 李楠 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所