專利名稱：一種原子層沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原子層沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
原子層淀積(ALD)技術(shù)正逐漸成為 了微電子器件制造領(lǐng)域的必須。ALD技術(shù)于1977年首次由Tuomo Suntola博士發(fā)明，他利用ZnC12和H2S來淀積應(yīng)用于電致發(fā)光器件中的硫化鋅薄膜。多年來，原子層淀積技術(shù)的應(yīng)用范圍涉及從液晶顯示面板(LCD panel)到工業(yè)涂層等多種領(lǐng)域，目前，該技術(shù)正被開拓到先進(jìn)微電子制造工藝中。ALD相比傳統(tǒng)的MOCVD和PVD等淀積工藝具有先天的優(yōu)勢。它充分利用表面飽和反應(yīng)(surface saturation reactions),天生具備厚度控制和高度的穩(wěn)定性能,對溫度和反應(yīng)物通量的變化不太敏感。這樣得到的薄膜既具有高純度又具有高密度，既平整又具有高度的保型性，即使對于縱寬比高達(dá)100:1的結(jié)構(gòu)也可實現(xiàn)良好的階梯覆蓋。ALD也順應(yīng)工業(yè)界向更低的熱預(yù)算發(fā)展的趨勢，多數(shù)工藝都可以在400攝氏度以下進(jìn)行，而傳統(tǒng)的化學(xué)氣相淀積工藝要在500攝氏度以上完成。如圖1所示，在傳統(tǒng)ALD的設(shè)備腔室I中，一般在加熱盤2之上會設(shè)有勻熱盤3。這種傳統(tǒng)的ALD設(shè)備，其生長薄膜的過程中，由于整個生長的過程趨于使整個體系的能量最低，所以在薄膜生長勢，趨向于球形成核，或者是球冠型成核或者是其他的立體成核方式生長，而并不是二維層狀生長。在傳統(tǒng)的球形成核的過程中，薄膜表面原子團進(jìn)一步通過相互合并而擴大，而空出的襯底表面又有新的原子團形成。這樣原子團的形成與合并過程不斷進(jìn)行，直到孤立的小島相互連接成片，只留下一些孤立的孔洞，并逐漸被后來沉積的原子所填充，這樣制備出來的薄膜的表面往往是凹凸不平的，形成三位島狀結(jié)構(gòu)，并且在薄膜內(nèi)部的缺陷的含量也比二維生長的薄膜多，這對于薄膜的表面的粗糙度，以及薄膜的致密性有著重要的影響，此外薄膜的缺陷對薄膜的電學(xué)性能有著重要的影響，這都將極大的限制薄膜的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原子層沉積設(shè)備，可以實現(xiàn)二維薄膜的生長。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:—種原子層沉積設(shè)備，包括腔室和直流電源，所述腔室內(nèi)設(shè)有加熱盤及設(shè)置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設(shè)有絕緣導(dǎo)熱層，所述絕緣導(dǎo)熱層上設(shè)有導(dǎo)電盤，所述導(dǎo)電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。上述方案中，所述導(dǎo)電盤與所述腔室中被加熱的晶圓的尺寸相同。上述方案中，所述直流電源施加的電壓為0-110V。上述方案中，所述絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)為氮化鋁陶瓷。上述方案中，所述導(dǎo)電盤的材質(zhì)是氧化鋁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現(xiàn)二維薄膜的生長。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中ALD設(shè)備腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的ALD設(shè)備腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和 特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明要實現(xiàn)利用ALD設(shè)備生長二維薄膜，就必須在薄膜表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現(xiàn)二維薄膜的生長。為了實現(xiàn)在ALD腔室中加上直流電壓，本發(fā)明實施例提供一種原子層沉積設(shè)備，如圖2所示，包括腔室I和直流電源7，腔室I內(nèi)設(shè)有加熱盤2及設(shè)置在加熱盤2上的勻熱盤3，勻熱盤3上設(shè)有絕緣導(dǎo)熱層4，絕緣導(dǎo)熱層4上設(shè)有與被加熱的晶圓尺寸相同的導(dǎo)電盤5，導(dǎo)電盤5通過電線6與直流電源7的正極連接。由于機箱接地，腔室I和機箱連接，故其接地的，可以作為負(fù)極。導(dǎo)電盤5與晶圓的尺寸相同，這樣便可以在整個晶圓與腔室I(接地)之間形成一個電容，便于在其上面加上直流電壓。當(dāng)在直流電源7上施加電壓時，位于襯底層狀結(jié)構(gòu)最上面的導(dǎo)電盤5，與腔室I之間就會形成一定的電場。在薄膜的生長的過程中，可以選擇是否打開直流電源來施加直流電壓。本實施例中，直流電源7所施加的電壓可以在0-110V之間變化，便于對不同的薄膜進(jìn)行加電的生長。同時也可以在實驗時，實時的調(diào)節(jié)在薄膜表面所施加的直流電壓。本實施例中，絕緣導(dǎo)熱層4的材質(zhì)為氮化鋁陶瓷，氮化鋁是原子晶體，最高可穩(wěn)定到2200°C，導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，是良好的耐熱沖擊材料。此外氮化鋁還是電絕緣體，介電性能良好，因此氮化鋁可以作為很好的絕緣導(dǎo)熱層材料。本實施例中，導(dǎo)電盤5的材質(zhì)是氧化鋁，熔點為2050°C，沸點為3000°C，真密度為
3.6g/cm3,此外氧化鋁具有很好的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，很適合導(dǎo)電盤。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種原子層沉積設(shè)備，其特征在于:包括腔室和直流電源，所述腔室內(nèi)設(shè)有加熱盤及設(shè)置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設(shè)有絕緣導(dǎo)熱層，所述絕緣導(dǎo)熱層上設(shè)有導(dǎo)電盤，所述導(dǎo)電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。
2.如權(quán)利要求1所述的原子層沉積設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)電盤與所述腔室中被加熱的晶圓的尺寸相同。
3.如權(quán)利要求1所述的原子層沉積設(shè)備，其特征在于:所述直流電源施加的電壓為O-1lOVo
4.如權(quán)利要求1所述的原子層沉積設(shè)備，其特征在于:所述絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)為氮化鋁陶瓷。
5.如權(quán)利要求1所述的原子層沉積設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)電盤的材質(zhì)是氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及微電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原子層沉積設(shè)備。所述原子層沉積設(shè)備，包括腔室和直流電源，所述腔室內(nèi)設(shè)有加熱盤及設(shè)置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設(shè)有絕緣導(dǎo)熱層，所述絕緣導(dǎo)熱層上設(shè)有導(dǎo)電盤，所述導(dǎo)電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。本發(fā)明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現(xiàn)二維薄膜的生長。
文檔編號C23C16/44GK103103497SQ201210477229
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者董亞斌, 夏洋, 李超波, 張陽 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所