CN112813417A - 一种沉积装置及系统 - Google Patents

一种沉积装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112813417A
CN112813417A CN202011584038.XA CN202011584038A CN112813417A CN 112813417 A CN112813417 A CN 112813417A CN 202011584038 A CN202011584038 A CN 202011584038A CN 112813417 A CN112813417 A CN 112813417A
Authority
CN
China
Prior art keywords
source
dissociation
injection
metal compound
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011584038.XA
Other languages
English (en)
Inventor
连水养
许嘉巡
赵铭杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University of Technology
Original Assignee
Xiamen University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University of Technology filed Critical Xiamen University of Technology
Priority to CN202011584038.XA priority Critical patent/CN112813417A/zh
Publication of CN112813417A publication Critical patent/CN112813417A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种沉积装置及系统，包括：多个喷射组件、与所述喷射组件电气连接的电源模块、以及可移动配置在所述喷射组件下方用于放置衬底的载台；其中，每一所述喷射组件包括沿第一方向排列的第一喷射源、隔离组件、解离喷射源；所述第一喷射源；用于喷射金属化合物；所述解离喷射源；用于喷射等离子体气体；所述隔离组件；配置在所述第一喷射源和所述解离喷射源之间，用于分隔所述第一喷射源和所述解离喷射源。解决了现有空间原子沉积系统沉积的薄膜质量差、速率低的问题。

Description

一种沉积装置及系统
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种沉积装置及系统。
背景技术
现有的空间原子沉积系统中，一般是将衬底置于喷头下方移动，以实现喷头喷射出来的物质在衬底上发生反应，在空间原子沉积系统会多次间隔配置氧化前驱体和金属前驱体，其氧化前驱体通常直接采用水的喷头，衬底在移动的过程中与水发生反应，具体地，液态水储存于源瓶中，利用其饱和蒸汽压的特性，将水蒸汽带进喷头喷出，可以看出水是完整的H2O单质，其空间遮蔽大，会遮蔽一些衬底上的反应配位点，导致在衬底上沉积的薄膜质量差、速率低。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种沉积装置及系统，旨在解决现有空间原子沉积系统沉积的薄膜质量差、速率低的问题。
本发明第一实施例提供了一种沉积装置，包括：多个喷射组件、与所述喷射组件电气连接的电源模块、以及可移动配置在所述喷射组件下方用于放置衬底的载台；
其中，每一所述喷射组件包括沿第一方向排列的第一喷射源、隔离组件、解离喷射源；
所述第一喷射源；用于喷射金属化合物；
所述解离喷射源；用于喷射等离子体气体；
所述隔离组件；配置在所述第一喷射源和所述解离喷射源之间，用于分隔所述第一喷射源和所述解离喷射源。
优选地，所述第一喷射源包括金属化合物喷射腔体、配置在所述金属化合物喷射腔体内部的金属化合物喷射管路；
其中，所述金属化合物喷射腔体的底部设置有第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第一端连接至所述第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第二端用于连接金属化合物源。
优选地，所述解离喷射源包括：解离腔体、配置在所述解离腔体内的中枢电极；
其中，所述中枢电极与所述电源模块电气连接，所述解离腔体的侧壁设置有开口、所述解离腔体的底部设置有第二喷射口；
其中，所述开口与所述解离腔体连通且开设在所述中枢电极的下方，所述开口用于管路连接至待解离气源。
优选地，还包括：镶嵌在所述解离腔体内的绝缘体；
其中，所述中枢电极镶嵌在绝缘体内。
优选地，所述隔离组件包括：第一抽气管路、第二抽气管路、以及喷气腔体；
其中，所述第一抽气管路配置在所述喷气腔体和所述解离腔体之间，所述第二抽气管路配置在所述喷气腔体和所述金属化合物喷射腔体之间；
其中，所述喷气腔体的底部设置有第三喷射口，所述第三喷射口用于管路连接至惰性气源。
优选地，所述喷射组件与所述载台之间的间距为0.3mm～3mm。
本发明第二实施例提供了一种沉积系统，包括如上任意一项所述的一种沉积装置，及待解离气源、惰性气源、金属化合物源及抽气装置，其中，所述待解离气源与所述解离喷射源的输入端连接，所述惰性气源所述隔离组件的输入端连接，所述抽气装置与所述隔离组件的输出端连接，所述金属化合物源与所述第一喷射源连接。
优选地，所述抽气装置为干式泵。
基于本发明提供的一种沉积装置及系统，通过将放置有衬底的载台可移动的配置在所述喷射组件的下方，其中，所述载台沿第一方向的相对方向运动，在所述载台移动的过程中，衬底会因此接触解离喷射源、隔离组件、第一喷射源，解离喷射源会将待解离的气源解离成活性较大的氧原子，由于其空间遮蔽较小，可以提高在衬底表面的反应熟虑，且可以得到更致密的薄膜。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种沉积装置结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种解离喷射源结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了本发明公开了一种沉积装置及系统，旨在解决现有空间原子沉积系统沉积的薄膜质量差、速率低的问题。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种沉积装置，包括：多个喷射组件1、与所述喷射组件1电气连接的电源模块3、以及可移动配置在所述喷射组件1下方用于放置衬底的载台2；
其中，每一所述喷射组件1包括沿第一方向排列的第一喷射源13、隔离组件12、解离喷射源11；
所述第一喷射源13；用于喷射金属化合物；
所述解离喷射源11；用于喷射等离子体气体；
所述隔离组件12；配置在所述第一喷射源13和所述解离喷射源11之间，用于分隔所述第一喷射源13和所述解离喷射源11。
需要说明的是，在现有的技术中，以制备出氧化铝为例子，氧化前驱体为水，金属前驱体为A l(CH3)3，在衬底沿在随着载台2移动时，会先接触到氧化前驱体喷出的水，此时会在衬底表面形成OH基，然后继续移动到金属前驱体的位置，进行化学反应S-OH+Al(CH3)3->Si-O-Al-CH3+CH4，其中，S代表的是衬底表面。可以看到表面的OH基和金属前驱体形成了O-Al键。当衬底表面的OH都形成了O-Al键之后，反应停止，多余的气体和副产物(如CH4)被抽气抽掉。同时，这个表面由OH变成了CH3。当衬底继续移动到氧化前驱体时，发生了化学反应：S-O-Al-CH3+H2O->S-O-Al-OH+CH4；可以看到表面的CH3和氧化前驱体形成了O-Al-O键，当所有的-CH3被耗尽时，反应停止，多余气体和副产物被抽除，表面由CH3变回OH。因此通过交替暴露于金属前驱体和氧化前驱体，可以制备出氧化铝(O-Al-O-Al…)。
在本实施例中，同样是通过将衬底交替暴露于解离喷射源11和第一喷射源13，所述隔离组件12用于避免解离喷射源11和第一喷射源13上的物质在到达衬底上之前发生反应，其中，通过将待解离的气体通入解离成氧原子，进而与放置在载台2上的衬底进行反应，其空间遮蔽比水分子小，衬底上的反应配位点遮蔽的较少，通过将气体解离成氧原子后会反应的效率会有显著的提高，进而得到更致密的薄膜。
在本实施例中，所述第一喷射源13包括金属化合物喷射腔体、配置在所述金属化合物喷射腔体内部的金属化合物喷射管路；
其中，所述金属化合物喷射腔体的底部设置有第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第一端连接至所述第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第二端用于连接金属化合物源。
需要说明的是，所述第一喷射源13用于像移动过程中的衬底喷射金属化合物，其中，金属化合物源可以放置在一个金属瓶里，可以利用氮气当作载气，并将其通入金属瓶里，进而携带源的蒸汽出来，再通过金属化合物喷射管路连接至第一喷射口，携带源的蒸汽会金属化合物喷射管路从所述第一喷射口喷出。
请参阅图2，在本实施例中，所述解离喷射源11包括：解离腔体114、配置在所述解离腔体114内的中枢电极111；
其中，所述中枢电极111与所述电源模块3电气连接，所述解离腔体114的侧壁设置有开口113、所述解离腔体114的底部设置有第二喷射口；
其中，所述开口113与所述解离腔体114连通且开设在所述中枢电极111的下方，所述开口113用于管路连接至待解离气源。
需要说明的是，所述电源模块3对所述中枢电极111进行通电，以使得所述解离腔体114的内侧壁与所述中枢电极111形成平行电极板，所述待解离气体通过设置在解离腔体114侧壁上的开口113进入解离腔体114，并被所述平行电极板解离，之后从所述第二喷射口喷出，具体地，所述待解离气气体可以是氧气，通过管路连接至解离腔体114，通入的氧气经过平行电极板解离后生成氧原子，之后从所述第二喷射口喷出。
在本实施例中，还包括：镶嵌在所述解离腔体114内的绝缘体112；
其中，所述中枢电极111镶嵌在绝缘体112内。
需要说明的是，所述中枢电极111通过所述绝缘体112与所述解离腔体114的侧壁进行绝缘，以使得所述中枢电极111在通电时，与所述解离腔体114的侧壁形成平行电极板，与此同时，镶嵌在所述解离腔体114内的绝缘体112确保了解离后的等离子气体会从第二喷射口喷出，避免其从上漏出。
在本实施例中，所述隔离组件12包括：第一抽气管路121、第二抽气管路123、以及喷气腔体122；
其中，所述第一抽气管路121配置在所述喷气腔体122和所述解离腔体114之间，所述第二抽气管路123配置在所述喷气腔体122和所述金属化合物喷射腔体之间；
其中，所述喷气腔体122的底部设置有第三喷射口，所述第三喷射口用于管路连接至惰性气源。
需要说明的是，所述喷气腔体122的第三喷射口与所述惰性气源连接，在移动过程中，惰性气源可以从第三喷射口喷出，以隔离所述第一喷射口和第二喷射口，避免第一喷射口与所述第二喷射口所喷射出的物质在达到衬底之前发生反应，其中，所述第一抽气管路121与所述第二抽气管路123用于抽取在衬底表面发生反应后产生的废气，具体地，例如，在S-OH+Al(CH3)3->Si-O-Al-CH3+CH4反应后的CH4气体被抽离开。
在本实施例中，所述喷射组件1与所述载台2之间的间距可以为0.3mm～3mm。
需要说明的是，在其他实施例中，所述喷射组件1与所述载台2之间的间距还可以根据实际情况进行调整，这里不做具体限定的，但这些方案均在本发明的保护范围内。
本发明第二实施例提供了一种沉积系统，包括如上任意一项所述的一种沉积装置，及待解离气源、惰性气源、金属化合物源及抽气装置，其中，所述待解离气源与所述解离喷射源11的输入端连接，所述惰性气源所述隔离组件12的输入端连接，所述抽气装置与所述隔离组件12的输出端连接，所述金属化合物源与所述第一喷射源13连接。
优选地，所述抽气装置可以为干式泵，当然，所述抽气装置还可以是油式泵，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
基于本发明提供的一种沉积装置及系统，通过将放置有衬底的载台2可移动的配置在所述喷射组件1的下方，其中，所述载台2沿第一方向的相对方向运动，在所述载台2移动的过程中，衬底会因此接触解离喷射源11、隔离组件12、第一喷射源13，解离喷射源11会将待解离的气源解离成活性较大的氧原子，由于其空间遮蔽较小，可以提高在衬底表面的反应熟虑，且可以得到更致密的薄膜。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种沉积装置，其特征在于，包括：多个喷射组件、与所述喷射组件电气连接的电源模块、以及可移动配置在所述喷射组件下方用于放置衬底的载台；
其中，每一所述喷射组件包括沿第一方向排列的第一喷射源、隔离组件、解离喷射源；
所述第一喷射源；用于喷射金属化合物；
所述解离喷射源；用于喷射等离子体气体；
所述隔离组件；配置在所述第一喷射源和所述解离喷射源之间，用于分隔所述第一喷射源和所述解离喷射源。
2.根据权利要求1所述的一种沉积装置，其特征在于，所述第一喷射源包括金属化合物喷射腔体、配置在所述金属化合物喷射腔体内部的金属化合物喷射管路；
其中，所述金属化合物喷射腔体的底部设置有第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第一端连接至所述第一喷射口，所述金属化合物喷射管路的第二端用于连接金属化合物源。
3.根据权利要求2所述的一种沉积装置，其特征在于，所述解离喷射源包括：解离腔体、配置在所述解离腔体内的中枢电极；
其中，所述中枢电极与所述电源模块电气连接，所述解离腔体的侧壁设置有开口、所述解离腔体的底部设置有第二喷射口；
其中，所述开口与所述解离腔体连通且开设在所述中枢电极的下方，所述开口用于管路连接至待解离气源。
4.根据权利要求3所述的一种沉积装置，其特征在于，还包括：镶嵌在所述解离腔体内的绝缘体；
其中，所述中枢电极镶嵌在绝缘体内。
5.根据权利要求3所述的一种沉积装置，其特征在于，所述隔离组件包括：第一抽气管路、第二抽气管路、以及喷气腔体；
其中，所述第一抽气管路配置在所述喷气腔体和所述解离腔体之间，所述第二抽气管路配置在所述喷气腔体和所述金属化合物喷射腔体之间；
其中，所述喷气腔体的底部设置有第三喷射口，所述第三喷射口用于管路连接至惰性气源。
6.根据权利要求1所述的一种沉积装置，其特征在于，所述喷射组件与所述载台之间的间距为0.3mm～3mm。
7.一种沉积系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的一种沉积装置、以及待解离气源、惰性气源、金属化合物源及抽气装置，其中，所述待解离气源与所述解离喷射源的输入端连接，所述惰性气源所述隔离组件的输入端连接，所述抽气装置与所述隔离组件的输出端连接，所述金属化合物源与所述第一喷射源连接。
8.根据权利要1所述的一种沉积系统，其特征在于，所述抽气装置为干式泵。
CN202011584038.XA 2020-12-28 2020-12-28 一种沉积装置及系统 Pending CN112813417A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011584038.XA CN112813417A (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种沉积装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011584038.XA CN112813417A (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种沉积装置及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112813417A true CN112813417A (zh) 2021-05-18

Family

ID=75854421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011584038.XA Pending CN112813417A (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种沉积装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112813417A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060021574A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-02 Veeco Instruments Inc. Multi-gas distribution injector for chemical vapor deposition reactors
US20120141676A1 (en) * 2010-10-16 2012-06-07 Cambridge Nanotech Inc Ald coating system
CN104746046A (zh) * 2013-12-29 2015-07-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 原子层沉积设备
CN106032573A (zh) * 2015-03-08 2016-10-19 理想晶延半导体设备（上海）有限公司 半导体处理设备
US20170067156A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Lam Research Corporation Plasma Excitation for Spatial Atomic Layer Deposition (ALD) Reactors
CN112030139A (zh) * 2019-06-04 2020-12-04 金碳洁股份有限公司 循环式磊晶沉积系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060021574A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-02 Veeco Instruments Inc. Multi-gas distribution injector for chemical vapor deposition reactors
US20120141676A1 (en) * 2010-10-16 2012-06-07 Cambridge Nanotech Inc Ald coating system
CN104746046A (zh) * 2013-12-29 2015-07-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 原子层沉积设备
CN106032573A (zh) * 2015-03-08 2016-10-19 理想晶延半导体设备（上海）有限公司 半导体处理设备
US20170067156A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Lam Research Corporation Plasma Excitation for Spatial Atomic Layer Deposition (ALD) Reactors
CN112030139A (zh) * 2019-06-04 2020-12-04 金碳洁股份有限公司 循环式磊晶沉积系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4273932B2 (ja) 表面波励起プラズマｃｖｄ装置
US7056416B2 (en) Atmospheric pressure plasma processing method and apparatus
US20070235339A1 (en) Method and Apparatus for Treating a Fluorocompound-Containing Gas Stream
WO2003041187A3 (en) Method and apparatus for generating hydrogen inside of a fuel cell
CN106807242A (zh) 用于废气处理的具有催化涂层的双介质阻挡放电装置
US11664242B2 (en) Cleaning solution production systems and methods, and plasma reaction tanks
US20030113480A1 (en) Method for forming high dielectric layers using atomic layer deposition
CN113832448B (zh) 一种半导体薄膜沉积设备及半导体镀膜方法
CN112813417A (zh) 一种沉积装置及系统
TWI427183B (zh) 電漿處理裝置
US20210233748A1 (en) Active gas generation apparatus and deposition processing apparatus
CN103037989A (zh) 使用分子氟的原位激活的沉积腔室清洁
KR100994298B1 (ko) 불소 생성과 재순환 방법 및 장치
JP2006328448A (ja) 部分めっき装置及び部分めっき方法
CN117253769A (zh) 局域原子层刻蚀模块、局域原子层刻蚀设备及刻蚀方法
CN112808707A (zh) 一种表面清洁装置
KR200454189Y1 (ko) 화학기상 증착 장치
CN217473159U (zh) 一种除氧装置
CN218146929U (zh) 一种用于处理硬碳颗粒的原子沉积改性设备
CN111128702A (zh) 一种金属电极的制备方法
JPS60234324A (ja) ドライエツチング装置
KR20160006073A (ko) 마스크 세정 장치 및 마스크 세정 방법
KR100593309B1 (ko) 연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한연료전지의 제조 방법, 연료전지의 제조 방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차
JP2010053400A (ja) 電解装置用多孔質導電体の製造方法
JPH0837189A (ja) ウエハメッキ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination