集成有原子层沉积工艺的化学气相沉积方法及设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102121096A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102121096A(43)申请公布日2011.07.13(21)申请号201010022588.2(22)申请日2010.01.08(71)申请人甘志银地址430074湖北省武汉市珞喻路1037号(72)发明人甘志银王亮朱海科(74)专利代理机构上海市华诚律师事务所31210代理人李平(51)Int.Cl.C23C16/18(2006.01)C23C16/455(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称集成有原子层沉积工艺的化学气相沉积方法及设备(57)摘要集成原子层沉积技术的金属有机物化学气相沉积方法及设备，在金属有机物化学气相沉积过程中，通过脉冲喷射的方式引入化学反应气源，化学反应源气体和载气分别通过交替开关的气动阀，以脉冲方式喷射到衬底生长表面。至少包含一次生长循环，步骤为：1.化学反应源气体通过气动阀进行常规化学气相沉积工艺；2.化学反应源气体和载气经交替开启和关闭的气动阀对衬底脉冲喷射，原子层沉积生长；3.判断沉积生长是否完成，未完成进入下一轮沉积循环。本发明的优点是克服现有的金属有机物化学气相沉积方法无法精确控制纳米级膜厚及组分等缺点，突破原子层沉积工艺中生长速度低的限制，实现现有金属有机物化学气相沉积设备无法达到超陡峭薄膜界面结构。CN10296ACCNN110212109602121102A权利要求书1/1页1.一种集成有原子层沉积工艺的金属有机物化学气相沉积方法，其特征在于：在金属有机物化学气相沉积工艺过程中，通过脉冲喷射流量的方式引入化学反应源气体物质，该方法至少包含一次下述循环，所述循环包括下述步骤：1)化学反应源气体经气动阀进入反应腔对衬底进行金属有机物化学气相沉积外延生长，此时载气经另一组常开气动阀与尾气管路连接；2)化学反应源气体和载气经交替开启和关闭的气动阀对衬底进行脉冲喷射，进行原子层沉积生长；3)判断沉积生长是否完成，未完成进入下一轮沉积循环。2.根据权利要求1所述的集成有原子层沉积工艺的金属有机物化学气相沉积方法，其特征在于：脉冲喷射的周期、时间、占空比以及脉冲喷射时气体流量根据沉积膜的厚度、元素化学计量比值技术指标以及多层膜之间的界面形态和结构设定。3.如权利要求1所述的集成有原子层沉积工艺的金属有机物化学气相沉积方法所用的设备，包括：金属有机物化学气相沉积设备的气体输送系统、反应腔、尾气处理系统、加热系统，其特征在于：载气入口分别与原子层沉积工艺的气动阀(11)及气动阀(14)连接，气动阀(11)的另一端与尾气管路连接，气动阀(14)的另一端与反应腔入口连接，源气体入口分别与原子层沉积工艺的气动阀(13)及气动阀(12)连接，气动阀(13)的另一端与反应腔入口连接，气动阀(12)的另一端与尾气管路连接，控制系统分别控制气动阀(11)、(12)、(13)、(14)的开启与关闭，气动阀实现高频切换响应，气动阀(11)和(12)共用一个气路，气动阀(13)和(14)共用一个辅助气路。2CCNN110212109602121102A说明书1/4页集成有原子层沉积工艺的化学气相沉积方法及设备技术领域[0001]本发明专利涉及一种半导体制造方法，特别涉及一种集成有原子层沉积工艺的化学气相沉积方法。背景技术[0002]纳米薄膜材料被誉为“21世纪最具有前途的材料”，是近年来发展最迅速的纳米技术之一。人们对纳米薄膜材料的制备、结构、性能及其应用，进行了广泛而深入的研究。纳米薄膜材料在微电子技术、光电通讯开关、微机电系统、传感器等领域发挥着重要的作用。此外，在生物医学、航空航天、国防装备、节能环保、故障诊断等许多重要领域都有非常广阔的应用前景。[0003]薄膜材料的研究严重依赖于薄膜的制备手段。高质量的薄膜材料有利于薄膜器件物理的研究和薄膜器件应用的发展。长期以来，人们发展了多种薄膜制备技术和方法，如真空蒸发沉积、磁控溅射沉积、离子束溅射沉积、金属有机物化学气相沉积(MOCVD，MetalOrganicChemicalVaporDeposition)和分子束外延(MBE，MolecularBeamEpitaxy)等。上述方法各具特色，在一定的范围内得到大量的应用。尽管如此，随着人们对材料尺度进一步减小的需求，传统的薄膜材料制作方法由于其各自的局限性，已经越来越不能满足未来高质量纳米级薄膜材料及器件的制造需要。[0004]MOCVD工艺是将反应物在载气的携带下送入反应腔，控制反应腔内反应物的浓度和温度，从而控制在衬底上生长薄膜的厚度。MOCVD工艺在生长多层薄膜异质结材料方面显示出它独特的优越性。MOCVD设备具有设备简单，操作方便，维护费用较低，规模化的工业生产等特点，解决了