CN102517566A - 用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法 - Google Patents

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Abstract

用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，属于薄膜涂层领域。主要解决了现有技术无法对同一基体上所成膜的区域进行选择和不能直接在基体上按照所需要的线路直接生长薄膜的技术难题。该方法首先通过由计算机控制的喷头在基体表面按照设计好的线路进行表面处理，使该线路区域表面具有与其他区域不同的化学键，或呈现不同的导电性，或具有不同的表面极性，或具备不同的表面张力，或具备其他的物理或化学特性差异。该差异使得基体与前躯体接触时能够反应生成不同的薄膜。为提高喷涂线路的效率、该装置可以是一个喷头多个通道，也可以是多个喷头多个通道。具有构思新颖独特、制备方法简单的特点。该方法在芯片制造、电池、太阳能、军事、发动机、医疗等方面会有便捷、广泛的应用。

Description

用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法
技术领域
本发明涉及一种原子层气相沉积的成膜方法，特别是一种选择性的原子层气相沉积成膜方法，属于薄膜涂层领域。
背景技术
原子层沉积(Atomic layer deposition，简称ALD)技术是最前沿的薄膜沉积技术，它的原理是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应，并以单原子膜的形式一层一层形成沉积膜的一种方法。在沉积过程中，第一种反应前驱体(precursor)输入到基体材料表面并通过化学吸附(饱和吸附)保持在表面。当第二种前驱体通入反应器，会首先吸附在第一种前躯体表面，然后提供一种活化能，让两种前驱体发生反应，并产生相应的副产物通过真空设备抽掉，形成一个原子层厚度的反应薄膜，重复该周期，直至形成所需厚度的薄膜。该成膜技术可以在基体上长非常薄的膜，可以准确的控制薄膜的厚度，可在任何形状的基体上进行接近100％的覆盖。传统的ALD技术在为基体覆膜的过程中，存在如下问题：(1)无法对同一基体上所成膜的区域进行选择；(2)不能直接在基体上按照所需要的线路直接生长薄膜；(3)如果需要在同一基体上不同区域或线路上生长薄膜，则需要增加涂胶、光刻、刻蚀、清洗工序，成膜工艺需要的工时较长，也不利于环保；(4)增加的工序加大了制造成本及设备成本。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。该方法主要解决了现有技术无法对同一基体上所成膜的区域进行选择和不能直接在基体上按照所需要的线路直接生长薄膜的技术难题。
本方法通过计算机控制喷头装置按照设定好的路线进行移动，或通过计算机控制基体移动，在基体(可以是金属、玻璃、硅片、塑料、模板等材料)表面喷涂线路。被喷涂过的基体表面与其他表面区域具有不同的特性，能够与通入的前躯体发生不同的反应，并在相应区域内生长不同种类的薄膜，在原子层沉积技术的过程下，可以在指定的区域每次生长一个原子层厚度的薄膜，实现百分之百的覆盖。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，该方法首先通过由计算机控制的喷头在基体表面按照设计好的线路移动进行表面处理，或由计算机控制基体，使基体移动，并由喷头进行表面处理，使该线路区域表面具有与其他区域不同的化学键，或呈现不同的导电性，或具有不同的表面极性，或具备不同的表面张力，或具备其他的物理或化学特性差异。该差异使得基体与前躯体接触时能够反应生成不同的薄膜，以实现通过喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。为提高喷涂线路的效率、增加基体表面喷涂线路的种类，该装置可以是一个喷头多个通道，也可以是多个喷头多个通道。
其成膜原理：第一个前驱体在基体表面发生选择性化学反应，其次利用惰性气体去除反应室里未反应的多余的前驱体和副产物。然后将第二种前驱体以脉冲形式通入到基体表面，与第一种前驱体反应形成需要的选择性表面。最后再次通入惰性气体，去除未反应的多余前躯体和反应产生的副产物。此为一个周期，每个周期生长的薄膜都是固定不变的，至多一层单层薄膜，不断重复该周期即可形成所需薄膜。
本发明较好地解决了现有技术中存在的问题，并具有下述优点：
(1)构思新颖独特，在原子层沉积技术领域，用该方法可根据需要在同一基体上的不同区域喷涂任意形状的线路，具有独创性；(2)选择不同的表面处理材料源在基体表面喷涂上不同形状的线路后，通过选择合适的前躯体即可实现选择性覆膜，即在基体上直接生长电路、导体等专用线路，制备方法简单，可以省掉涂胶、光刻、刻蚀、清洗工序，节省了昂贵费用，提高了效率；(3)省略的工序不但可以节省光刻胶，有利于环保，还能够缩短工时，降低制造成本。该方法在芯片制造、电池、太阳能、军事、发动机、医疗等方面会有便捷、广泛的应用。
附图说明
图1是本发明所用其中一种装置的结构示意图。
图2是基体表面形成A、B区域示意图。
图3是通入第一种前躯体三甲基铝(Al(CH3)3)的示意图。
图4是三甲基铝与基体A区域表面的-OH发生反应，与B区域不发生反应的示意图。
图5是去除未反应的三甲基铝和反应产生的副产物的示意图。
图6是通入第二种前躯体H2O的示意图。
图7是H2O与基体A区域发生反应，与B区域不发生反应的示意图。
图8是在基体A区域表面生成一层Al2O3，B区域不发生反应的示意图。
图9在基体A区域生成多层Al2O3，B区域未发生任何反应的示意图。
具体实施方式
实施例一
参照图1，用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法所用装置，该装置包括预处理反应腔1，腔体1内的底部装有基体6，表面处理源5通过输送管路4与源阀3相通，源阀3与机械手2的一端相接，机械手2的另一端安装喷头7。
该方法首先按照设计好的线路轨迹用喷头将表面处理材料源(酒精)喷到基体表面，然后将该基体通入前躯体三甲基铝(Al(CH3)3)和前躯体水(H2O)，则在该基体A区域形成Al2O3薄膜，在B区域不生长任何薄膜。
其具体的方法和步骤是：
1、将基体清洗干净，放入预处理反应腔1中，按照设计好的线路轨迹由计算机控制机械手2带动喷头7，使酒精经过输送管路4和源阀3通过喷头7涂抹到基体6的表面，得到具有-OH的喷涂线路区域(参照图2中A区域)，及不具有任何化学键的其余区域(参照图2中B区域)；
2、然后将该基体放到ALD设备反应腔中，通入第一种前躯体三甲基铝(参照图3)；
3、三甲基铝与基体A区域表面的-OH发生反应，生成副产物甲烷(CH4)，和B区域不发生反应(参照图4)；
4、去除未反应的三甲基铝和反应产生的副产物(参照图5)；
5、通入第二种前躯体H2O(参照图6)；
6、H2O与基体A区域发生反应，生成副产物CH4，与B区域不发生反应(参照图7)；
7、去除反应室里多余的H2O和副产物CH4；
8、在基体的A区域表面生成了一层Al2O3，并且在其表面存在一层-OH，基体B区域未发生任何反应(参照图8)；
9、循环2-8步骤，在基体A区域生成多层Al2O3，B区域未发生任何反应(参照图9)；
10、反应完毕即可实现在同一基体上按照设计好的线路生长不同的薄膜。
实施例二
用喷头按照设计好的线路在基体表面喷涂上使其具有导电性的表面处理材料源，使线路区域与其他区域呈现不同的导电性。通入(CH3CH2)2M(M代表金属元素)或M-N-(CH3)2(M代表金属元素)两种前躯体，这两种前躯体倾向于吸附在具有高导电性的基体表面区域，在其表面生长薄膜，而无导电性的表面区域则不发生任何反应，由此实现用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。
实施例三
用喷头按照设计好的线路在基体表面喷涂上使其具有极性的表面处理材料源，使线路区域与其他区域呈现不同的极性。通入M-O-CH3(M代表金属元素)或M-OC2H5(M代表金属元素)两种前躯体，这两种前躯体倾向于吸附在具有极性的基体表面区域，与没有极性的表面区域不发生反应，因此在具有极性的线路区域反应生成薄膜，实现用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。
用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法可以通过计算机控制移动喷头或基体，用喷头装置对基体表面进行预处理，直接在基体表面上喷涂需要的线路，使不同区域具有不同的反应特性。通过选择合适的前躯体，能够直接在线路表面生长所需的薄膜，且可以省掉涂胶、光刻、刻蚀、清洗等工序。

Claims (4)

1.一种用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，该方法首先通过由计算机控制的喷头在基体表面按照设计好的线路移动进行表面处理，或由计算机控制基体，使基体移动，并由喷头进行表面处理，使该线路区域表面具有与其他区域不同的化学键，或呈现不同的导电性，或具有不同的表面极性，或具备不同的表面张力，或具备其他的物理或化学特性差异，该差异使得基体与前躯体接触时能够反应生成不同的薄膜，以实现通过喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，为提高喷涂线路的效率、增加基体表面喷涂线路的种类，该装置可以是一个喷头多个通道，也可以是多个喷头多个通道。
2.如权利要求1所述的用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，其特征在于具体的方法和步骤：(a)将基体清洗干净，放入预处理反应腔中，按照设计好的线路轨迹由计算机控制机械手带动喷头，使酒精经过输送管路和源阀通过喷头涂抹到基体的表面，得到具有-OH的喷涂线路区域，及不具有任何化学键的其余区域；(b)然后将该基体放到ALD设备反应腔中，通入第一种前躯体三甲基铝；(c)三甲基铝与基体A区域表面的-OH发生反应，生成副产物甲烷(CH4)；(d)去除未反应的三甲基铝和反应产生的副产物；(e)通入第二种前躯体H2O；(f)H2O与基体A区域发生反应，生成副产物CH4；(g)去除反应室里多余的H2O和副产物CH4，；(h)在基体的A区域表面生成了一层Al2O3，并且在其表面存在一层-OH，基体B区域未发生任何反应；(i)循环b-h步骤，在基体A区域生成多层Al2O3，B区域未发生任何反应；(j)反应完毕即可实现在同一基体上按照设计好的线路生长不同的薄膜。
3.如权利要求1所述的用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，其特征在于具体的方法和步骤：用喷头按照设计好的线路在基体表面喷涂上使其具有导电性的表面处理材料源，使线路区域与其他区域呈现不同的导电性，通入(CH3CH2)2M或M-N-(CH3)2两种前躯体，这两种前躯体倾向于吸附在具有高导电性的基体表面区域，在其表面生长薄膜，而无导电性的表面区域则不发生任何反应，由此实现用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。
4.如权利要求1所述的用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法，其特征在于具体的方法和步骤：用喷头按照设计好的线路在基体表面喷涂上使其具有极性的表面处理材料源，使线路区域与其他区域呈现不同的极性，通入M-O-CH3或M-OC2H5两种前躯体，这两种前躯体倾向于吸附在具有极性的基体表面区域，与没有极性的表面区域不发生反应，因此在具有极性的线路区域反应生成薄膜，实现用喷头装置实现选择性原子层沉积成膜的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930748A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池的制备方法、太阳能电池与光伏组件
CN115181961A (zh) * 2022-07-15 2022-10-14 江苏鹏举半导体设备技术有限公司 选择性原子层处理设备及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894438A (zh) * 2003-12-15 2007-01-10 加州理工学院 用等离子体振子辅助化学反应形成材料膜的方法和系统
CN101041893A (zh) * 2006-03-21 2007-09-26 韩商奥拓股份有限公司 采用气体分离型喷头的原子层沉积装置
US20080242097A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Tim Boescke Selective deposition method
CN101809195A (zh) * 2007-09-26 2010-08-18 伊斯曼柯达公司 无机材料的选择区域沉积法
CN101883877A (zh) * 2007-11-06 2010-11-10 Hcf合伙人股份两合公司 原子层沉积法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894438A (zh) * 2003-12-15 2007-01-10 加州理工学院 用等离子体振子辅助化学反应形成材料膜的方法和系统
CN101041893A (zh) * 2006-03-21 2007-09-26 韩商奥拓股份有限公司 采用气体分离型喷头的原子层沉积装置
US20080242097A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Tim Boescke Selective deposition method
CN101809195A (zh) * 2007-09-26 2010-08-18 伊斯曼柯达公司 无机材料的选择区域沉积法
CN101883877A (zh) * 2007-11-06 2010-11-10 Hcf合伙人股份两合公司 原子层沉积法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930748A (zh) * 2020-07-13 2022-01-14 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池的制备方法、太阳能电池与光伏组件
CN113930748B (zh) * 2020-07-13 2024-02-20 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池的制备方法、太阳能电池与光伏组件
CN115181961A (zh) * 2022-07-15 2022-10-14 江苏鹏举半导体设备技术有限公司 选择性原子层处理设备及方法

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