CN109943826A - 一种多功能复合沉积设备及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种多功能复合沉积设备及其制备工艺。本发明可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及等离子增强的原子层沉积技术设备和等离子增强的化学气相沉积技术设备，属于复合薄膜材料制备工艺。
背景技术
21世纪以来，随着信息技术、生物技术、能源、环境和国防工业等科技快速发展，对材料性能提出了更高、更新和更好的要求；结构明确、性能优异的薄膜材料的可控制造是实现系统和器件微纳化与集成化的关键环节，也是先进制造领域的重要研究方向；大面积连续、高质量的单层或者少层复合薄膜材料的可控制造是走向商业化应用的必要基础。
复合薄膜材料的制备方法是多种多样的；一般来说，通过把制备常规薄膜的方法进行适当改进，调整工艺参数就可以获得复合的薄膜材料；比较常见的制备方法有化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)和原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)等；CVD是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上反生反应生成固态沉积物的过程，可以广泛用于制备氧化物、硫化物、氮化物等薄膜材料；与CVD技术相似，ALD技术是一种近年来发展起来新型可控的薄膜材料气相沉积制造技术；它通过交替引入两种(或更多)前驱体，每次引入的前驱体只在基底表面生长有且仅有一层单原子层，从而实现单原子层级别的精确逐层可控的薄膜生长；因此，ALD可以实现单层、亚单层及埃级别的厚度控制，在原子水平上控制表面层沉积物的形成和生长。
等离子体增强的化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)是一种用等离子体激活反应气体，促进在基底表面或近表面空间进行化学反应，生成薄膜的技术，沉积温度低，薄膜的厚度及成分均匀性好；但是仍然不能克服薄膜厚度无法精确控制，工艺过程复杂且重复性差的等缺点。
等离子体增强原子层沉积(plasma enhanced atomic layer deposition，PEALD)是一种低温制备薄膜的有效手段，具有沉积温度低、前驱体和生长材料种类广、工艺控制灵活等优势；但是由于反应机理，沉积速率较低，会出现缺陷结构，不利于形成大面积完整连续的薄膜。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种多功能复合沉积设备与工艺，可在一个腔体内实现等离子体增强的ALD反应、CVD反应和高温退火三个过程，实现层数可控、高质量和多种薄膜材料复合生长。
本发明的技术方案是：一种多功能复合沉积设备，包括相互连接的垂直流动式反应腔体系统、反应源路系统、辅助系统三个密封连接系统；
所述的垂直流动式反应腔体系统包括垂直流动式反应腔体(1)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的内壁上安设有加热丝(2)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的外部还安设有用于检测腔体内部真空度的PT0数显真空计(3)，
还包括安插于垂直流动式反应腔体(1)内部的喷淋头(4)，所述喷淋头(4)的外端连接有电容耦合式等离子体发生器(5)，
在所述垂直流动式反应腔体(1)内部还安设有置于托盘(6)及待沉积基底(7)，所述待沉积基底(7)置于托盘(6)的上部，在所述托盘(6)的底部设有旋转结构；
在所述垂直流动式反应腔体(1)的底部中心还设有电机(9)，所述电机(9)的转轴(8)竖直向上通过垂直流动式反应腔体(1)的底部与托盘(6)底部的中心固定；
在所述垂直流动式反应腔体(1)上还设有排气通道(10)，在所述排气通道(10)依次连接有截止阀(11)、真空泵(12)和尾气处理系统(13)。
所述喷淋头(4)的顶部与反应源路系统密封连接，
所述反应源路系统由相应的管路(14)组成，所述相应的管路(14)包括管路I、管路II、管路III、管路IV，所述的管路I、管路II、管路III、管路IV的一端均连接在所述喷淋头(4)的顶部，
所述管路I的另一端连接有PT1数显真空计(18)、MFC1气体质量流量控制器(17)、V1气动阀(16)及包裹加热套源瓶一(15)，所述的MFC1气体质量流量控制器(17)用于调控N2作为前驱体源载气，所述的包裹加热套源瓶一(15)装有固态或液态前驱体源；
所述管路II的另一端连接有PT2数显真空计(22)、MFC2气体质量流量控制器(21)、V2气动阀(20)和包裹加热套源瓶二(19)，所述MFC2气体质量流量控制器(21)用于调控N2作为前驱体源载气，所述包裹加热套源瓶二(19)装有固态或液态前驱体源；
所述管路III的另一端连接有PT3数显真空计(26)、MFC3气体质量流量控制器(25)、V3气动阀(24)和源瓶一(23)，所述MFC3气体质量流量控制器(25)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶一(23)装有气态前驱体源；
所述管路IV的另一端连接有PT4数显真空计(30)、MFC4气体质量流量控制器(29)、V4气动阀(28)和源瓶二(27)，所述MFC4气体质量流量控制器(29)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶二(27)装有气态前驱体源。
所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
1.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
1.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在基底表面发生自限制化学反应，在待沉积基底(7)的表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
1.3，经过1.1及1.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，沉积所需1nm—100nm厚度的目标薄膜在待沉积基底(7)上。
所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
2.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生自限制化学反应，在待沉的积基底(7)表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.3，经过4.1及4.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上；
2.4，包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.5，关闭管路II中V2气动阀(20)和N2，打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生自限制化学反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.6，经过2.4及2.5步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上；
2.7，重复步骤2.3及2.6，沉积多层复合目标薄膜产物。
所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带另一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面薄膜上发生反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
包括等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积工艺，所述的化学气相沉积工艺由若干个相同的循环组成，在前驱体源进入喷淋头(4)前，打开并保持连接喷淋头(4)的等离体发生器产生等离子体，提高前驱体源的反应活性，降低反应时所需反应腔体的温度；等离子体在沉积表面附近，使得沉积表面具有一致的活性粒子氛围，从而获得均匀薄膜。
可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
本发明的有益效果是：本发明可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
附图说明
图1是本发明中一种多功能复合沉积设备的结构示意图；
图中1是垂直流动式反应腔体；2是加热丝；3是PT0数显真空计；4是喷淋头；5是电容耦合式等离子体发生器；6是托盘；7是待沉积基底；8是转轴；9是电机；10是排气通道；11是截止阀；12是真空泵；13是尾气处理系统；14是管路；15是包裹加热套源瓶一；16是V1气动阀；17是MFC1气体质量流量控制器；18是PT1数显真空计；19是包裹加热套源瓶二；20是V2气动阀；21是MFC2气体质量流量控制器；22是PT2数显真空计；23是源瓶一；24是V3气动阀；25是MFC3气体质量流量控制器；26是PT3数显真空计；27是源瓶二；28是V4气动阀；29是MFC4气体质量流量控制器；30是PT4数显真空计。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明：
本发明；一种多功能复合沉积设备，包括相互连接的垂直流动式反应腔体系统、反应源路系统、辅助系统三个密封连接系统；
所述的垂直流动式反应腔体系统包括垂直流动式反应腔体(1)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的内壁上安设有加热丝(2)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的外部还安设有用于检测腔体内部真空度的PT0数显真空计(3)，
还包括安插于垂直流动式反应腔体(1)内部的喷淋头(4)，所述喷淋头(4)的外端连接有电容耦合式等离子体发生器(5)，
在所述垂直流动式反应腔体(1)内部还安设有置于托盘(6)及待沉积基底(7)，所述待沉积基底(7)置于托盘(6)的上部，在所述托盘(6)的底部设有旋转结构；
在所述垂直流动式反应腔体(1)的底部中心还设有电机(9)，所述电机(9)的转轴(8)竖直向上通过垂直流动式反应腔体(1)的底部与托盘(6)底部的中心固定；
在所述垂直流动式反应腔体(1)上还设有排气通道(10)，在所述排气通道(10)依次连接有截止阀(11)、真空泵(12)和尾气处理系统(13)。
所述喷淋头(4)的顶部与反应源路系统密封连接，
所述反应源路系统由相应的管路(14)组成，所述相应的管路(14)包括管路I、管路II、管路III、管路IV，所述的管路I、管路II、管路III、管路IV的一端均连接在所述喷淋头(4)的顶部，
所述管路I的另一端连接有PT1数显真空计(18)、MFC1气体质量流量控制器(17)、V1气动阀(16)及包裹加热套源瓶一(15)，所述的MFC1气体质量流量控制器(17)用于调控N2作为前驱体源载气，所述的包裹加热套源瓶一(15)装有固态或液态前驱体源；
所述管路II的另一端连接有PT2数显真空计(22)、MFC2气体质量流量控制器(21)、V2气动阀(20)和包裹加热套源瓶二(19)，所述MFC2气体质量流量控制器(21)用于调控N2作为前驱体源载气，所述包裹加热套源瓶二(19)装有固态或液态前驱体源；
所述管路III的另一端连接有PT3数显真空计(26)、MFC3气体质量流量控制器(25)、V3气动阀(24)和源瓶一(23)，所述MFC3气体质量流量控制器(25)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶一(23)装有气态前驱体源；
所述管路IV的另一端连接有PT4数显真空计(30)、MFC4气体质量流量控制器(29)、V4气动阀(28)和源瓶二(27)，所述MFC4气体质量流量控制器(29)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶二(27)装有气态前驱体源。
所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
1.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
1.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在基底表面发生自限制化学反应，在待沉积基底(7)的表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
1.3，经过1.1及1.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，沉积所需1nm—100nm厚度的目标薄膜在待沉积基底(7)上。
所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
2.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生自限制化学反应，在待沉的积基底(7)表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.3，经过4.1及4.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上；
2.4，包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.5，关闭管路II中V2气动阀(20)和N2，打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生自限制化学反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
2.6，经过2.4及2.5步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上；
2.7，重复步骤2.3及2.6，沉积多层复合目标薄膜产物。
所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带另一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面薄膜上发生反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
包括等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积工艺，所述的化学气相沉积工艺由若干个相同的循环组成，在前驱体源进入喷淋头(4)前，打开并保持连接喷淋头(4)的等离体发生器产生等离子体，提高前驱体源的反应活性，降低反应时所需反应腔体的温度；等离子体在沉积表面附近，使得沉积表面具有一致的活性粒子氛围，从而获得均匀薄膜。
可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
本发明可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
Claims (8)
1.一种多功能复合沉积设备，包括相互连接的垂直流动式反应腔体系统、反应源路系统、辅助系统三个密封连接系统；其特征在于：
所述的垂直流动式反应腔体系统包括垂直流动式反应腔体(1)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的内壁上安设有加热丝(2)，在所述垂直流动式反应腔体(1)的外部还安设有用于检测腔体内部真空度的PT0数显真空计(3)，
还包括安插于垂直流动式反应腔体(1)内部的喷淋头(4)，所述喷淋头(4)的外端连接有电容耦合式等离子体发生器(5)，
在所述垂直流动式反应腔体(1)内部还安设有置于托盘(6)及待沉积基底(7)，所述待沉积基底(7)置于托盘(6)的上部，在所述托盘(6)的底部设有旋转结构；
在所述垂直流动式反应腔体(1)的底部中心还设有电机(9)，所述电机(9)的转轴(8)竖直向上通过垂直流动式反应腔体(1)的底部与托盘(6)底部的中心固定；
在所述垂直流动式反应腔体(1)上还设有排气通道(10)，在所述排气通道(10)依次连接有截止阀(11)、真空泵(12)和尾气处理系统(13)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：所述喷淋头(4)的顶部与反应源路系统密封连接，
所述反应源路系统由相应的管路(14)组成，所述相应的管路(14)包括管路I、管路II、管路III、管路IV，所述的管路I、管路II、管路III、管路IV的一端均连接在所述喷淋头(4)的顶部，
所述管路I的另一端连接有PT1数显真空计(18)、MFC1气体质量流量控制器(17)、V1气动阀(16)及包裹加热套源瓶一(15)，所述的MFC1气体质量流量控制器(17)用于调控N2作为前驱体源载气，所述的包裹加热套源瓶一(15)装有固态或液态前驱体源；
所述管路II的另一端连接有PT2数显真空计(22)、MFC2气体质量流量控制器(21)、V2气动阀(20)和包裹加热套源瓶二(19)，所述MFC2气体质量流量控制器(21)用于调控N2作为前驱体源载气，所述包裹加热套源瓶二(19)装有固态或液态前驱体源；
所述管路III的另一端连接有PT3数显真空计(26)、MFC3气体质量流量控制器(25)、V3气动阀(24)和源瓶一(23)，所述MFC3气体质量流量控制器(25)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶一(23)装有气态前驱体源；
所述管路IV的另一端连接有PT4数显真空计(30)、MFC4气体质量流量控制器(29)、V4气动阀(28)和源瓶二(27)，所述MFC4气体质量流量控制器(29)用于调控N2作为前驱体源载气，所述源瓶二(27)装有气态前驱体源。
3.根据权利要求1或2所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
3.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
3.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在基底表面发生自限制化学反应，在待沉积基底(7)的表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
3.3，经过3.1及3.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，沉积所需1nm—100nm厚度的目标薄膜在待沉积基底(7)上。
4.根据权利要求1或2所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的原子层沉积反应，包括以下步骤：
4.1，在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
4.2，关闭管路I中V1气动阀(16)和N2，打开管路中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生自限制化学反应，在待沉的积基底(7)表面生成目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
4.3，经过4.1及4.2步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的目标薄膜沉积在待沉积基底(7)上；
4.4，包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生化学吸附，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
4.5，关闭管路II中V2气动阀(20)和N2，打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面已沉积的薄膜上发生自限制化学反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
4.6，经过4.4及4.5步骤的循环，一层0.6—1nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上，重复循环，将所需1nm—100nm厚度的另一种目标薄膜沉积在待沉积基底(7)薄膜上；
4.7，重复步骤4.3及4.6，沉积多层复合目标薄膜产物。
5.根据权利要求1或2所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：所述多功能复合沉积设备进行单一目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
6.根据权利要求1或2所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：所述多功能复合沉积设备进行复合目标薄膜产物的化学气相沉积反应，包括以下步骤：
在所述托盘(6)的上部放置氧化硅/硅片或氧化铝片作为待沉积基底(7)，电机(9)带动托盘(6)旋转，包裹加热套源瓶一(15)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路I中V1气动阀(16)，N2作为载气，载气N2带一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路III中V3气动阀(24)，载气N2带一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面发生反应生成一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净；
包裹加热套源瓶二(19)加热到60°—220°蒸汽压温度，打开管路II中V2气动阀(20)，N2作为载气，载气N2带另一种固态或液态前驱体源的蒸汽通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，同时打开管路IV中V4气动阀(28)，载气N2带另一种气态前驱体源通过喷淋头(4)进入垂直流动式反应腔体(1)内，在待沉积基底(7)的表面薄膜上发生反应，生成另一种目标薄膜，继续通入载气N2，将反应副产物和残余的前驱体源冲洗干净。
7.基于权利要求3—6所述的一种多功能复合沉积设备，包括等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积工艺，其特征在于：所述的化学气相沉积工艺由若干个相同的循环组成，在前驱体源进入喷淋头(4)前，打开并保持连接喷淋头(4)的等离体发生器产生等离子体，提高前驱体源的反应活性，降低反应时所需反应腔体的温度；等离子体在沉积表面附近，使得沉积表面具有一致的活性粒子氛围，从而获得均匀薄膜。
8.基于权利要求1,2,7所述的一种多功能复合沉积设备，其特征在于：可采用等离子体增强的原子层沉积和化学气相沉积两种生长工艺，制备复合薄膜材料，能够在不对基底做其他处理和位置移动的情况下，在一个反应腔体实现ALD、CVD两种不同生长机理的反应以及不同前驱体源的沉积，提高反应速率，实现复合薄膜层数精确可控制造和高结晶度生长；提出的多功能复合沉积设备能够同时在薄膜生长完成后，在真空或者常压氛围下，关闭排气通道截止阀，直接在腔体内进行退火后处理，进一步提高复合薄膜材料的质量、层间粘附力和减少缺陷。
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