CN116103640A - 一种ald反应腔装置及ald镀膜设备 - Google Patents

一种ald反应腔装置及ald镀膜设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种ALD反应腔装置及ALD镀膜设备，ALD反应腔装置包括：反应单元包括基板和盖板，基板上开设有反应腔，反应腔用于容纳待加工基体，盖板密封连接于基板的上方；注气单元包括注气件和供气系统，注气件内设置有相互独立的第一、第二气体注入通道，且均与供气系统连接；匀气单元内部相互独立设置有第一、第二匀气通道，第一、第二匀气通道输入端与第一、第二气体注入通道连通，输出端均与反应腔连通；排气单元与反应腔连通。本发明中独立通道的设置，避免两种气体的反应沉积物堵塞通道，集气板和匀气板相互配合以缩短气体注入通路，改善气流的流动状态，确保气体在待加工基体表面接近均匀层流，提高薄膜沉积的一致性和均匀性。

Description

一种ALD反应腔装置及ALD镀膜设备
技术领域
本发明属于半导体高端装备制造领域，特别是涉及一种ALD反应腔装置及ALD镀膜设备。
背景技术
ALD（原子层沉积技术）是指通过将两种或更多的化学气相前驱体交替地通入反应室内，并在基体表面发生反应，进而形成沉积薄膜的一种技术。该技术可以将物质以单原子膜的形式一层一层地镀在基体表面，前驱体到达沉积表面时会化学吸附在基体的表面，为保证化学反应只在基体表面发生，在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对反应腔进行吹扫，用来清除基体表面未吸附的过剩前驱体。
在现阶段的半导体设备中，普遍采用内腔或反应腔进行晶圆表面薄膜的沉积，这样设计的好处在于，内腔压力稳定，便于流体控制，但是气相沉积反应会在腔体表面进行沉积，随着工艺的不断进行，腔体表面的沉积物会脱落并形成颗粒，影响晶圆上形成的薄膜的质量。
现有的ALD沉积设备往往气体路径长且控制困难，腔体体积大，专利CN113106421A中提供一种ALD喷淋组件，该喷淋组件还包括进气接头，进气接头与第一进气孔连通，连接喷淋板到腔内反应，如此难以保证薄膜沉积均匀性和气体反应效率。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ALD反应腔装置及ALD镀膜设备，用于缩短气体之间的反应时间，改善气体的流动状态，确保气体在待加工基体表面为均匀层流，以提高成膜的一致性和均匀性。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种ALD反应腔装置，所述ALD反应腔装置包括：
反应单元，所述反应单元包括基板和盖板，所述基板上开设有反应腔，所述反应腔用于容纳待加工基体，所述盖板密封连接于所述基板的上方；
注气单元，所述注气单元包括注气件和供气系统，所述注气件内设置有相互独立的第一气体注入通道和第二气体注入通道，所述第一气体注入通道的输入端通过第一进气接口与所述供气系统连接，所述第二气体注入通道的输入端通过第二进气接口与所述供气系统连接，所述供气系统为所述第一气体注入通道提供不同的前驱体气源，所述供气系统为所述第二气体注入通道提供不同的反应气气源；
匀气单元，所述匀气单元固定连接于所述注气单元与所述反应单元之间，且所述匀气单元内部相互独立设置有第一匀气通道和第二匀气通道，所述第一匀气通道的输入端与所述第一气体注入通道连通，所述第二匀气通道的输入端与所述第二气体注入通道连通，所述第一匀气通道和所述第二匀气通道的输出端均与所述反应腔连通，所述第一匀气通道和所述第二匀气通道均用于均匀扩散气体；
排气单元，所述排气单元密封连接于所述基板上，所述排气单元内部设置有排气通道，所述排气通道与所述反应腔连通，所述反应腔内多余的气体经所述排气通道排出。
优选地，所述第一进气接口和所述第二进气接口均至少设置有两个，两个所述第一进气接口分别用于通入前驱体气和吹扫气，两个所述第二进气接口分别用于通入反应气和吹扫气。
优选地，所述匀气单元包括相互密封连接的集气板和匀气板，所述集气板和所述匀气板均呈长方形的板状，所述集气板与所述注气件之间通过安装板密封连接，所述匀气板通过过渡板与所述反应单元密封连接；
所述集气板内设置有相互独立的第一等压腔和第二等压腔，所述第一等压腔和第二等压腔均沿所述集气板的长度方向并列设置，所述匀气板上贯穿设置有多个第一匀气孔和多个第二匀气孔，多个所述第一匀气孔沿所述第一等压腔的长度方向均匀设置，且均与所述第一等压腔相互连通，所述第一等压腔与多个所述第一匀气孔形成所述第一匀气通道；多个所述第二匀气孔沿所述第二等压腔的长度方向均匀设置，且均与所述第二等压腔相互连通，所述第二等压腔与多个所述第二匀气孔形成所述第二匀气通道。
优选地，所述集气板远离所述匀气板的一端设置有两个集气口，两个所述集气口的输入端通过所述安装板分别与所述第一气体注入通道、所述第二气体注入通道对应连通，两个所述集气口的输出端分别与所述第一等压腔、所述第二等压腔对应连通。
优选地，所述集气口的孔径不大于所述第一匀气孔、所述第二匀气孔的孔径。
优选地，所述第一等压腔与所述第二等压腔均贯穿所述集气板相邻于所述匀气板的一侧，且所述第一等压腔与所述第二等压腔均呈开口状。
优选地，每个所述第一匀气孔均包括第一进气口和第一出气口，多个所述第一进气口在所述匀气板相邻于所述集气板的一侧等距排列设置，多个所述第一出气口在所述匀气板远离所述集气板的一侧等距排列设置。
优选地，每个所述第二匀气孔均包括第二进气口和第二出气口，多个所述第二进气口在所述匀气板相邻于所述集气板的一侧等距排列设置，多个所述第二出气口在所述匀气板远离所述集气板的一侧等距排列设置。
优选地，所述第一匀气孔与所述第二匀气孔的数量相同，且所述第一出气口与所述第二出气口重合。
本发明还提供一种ALD镀膜设备，所述ALD镀膜设备包括上述的ALD反应腔装置。
如上所述，本发明的ALD反应腔装置及ALD镀膜设备，具有以下有益效果：
本发明中ALD反应腔装置包括反应单元、注气单元、匀气单元和排气单元，反应单元内形成有反应腔，反应腔内放置待加工基体；注气单元包括注气件和供气系统，注气件内设置有相互独立的第一气体注入通道和第二气体注入通道，供气系统提供前驱体气、反应气和吹扫气，前驱体气和反应气分别通过独立的第一气体注入通道、第二气体注入通道被注入；匀气单元内设置有独立的第一匀气通道和第二匀气通道，即前驱体气依次经过第一气体注入通道、第一匀气通道进入反应腔中，反应气依次经过第二气体注入通道、第二匀气通道进入反应腔中，在进入反应腔之前，前驱体气和反应气均处于独立的通道中不会发生相互反应，大大缩短了气体之间的反应时间，从而避免了前驱体气与反应气在通道中反应产生沉积物堵塞管道的情况，进而减少整体反应装置的维护次数。
本发明中集气板内设置有相互独立的第一等压腔和第二等压腔，匀气板上设置有多个第一匀气孔和多个第二匀气孔，第一等压腔与多个第一匀气孔形成第一匀气通道，第二等压腔与多个第二匀气孔形成第二匀气通道，通过集气板将气流均匀分散于等压腔中，等压腔中分散的气流通过多个排布的匀气孔进入反应腔内，通过集气板和匀气板相互配合以缩短气体注入通路，改善气流的流动状态，确保气体在待加工基体表面接近均匀层流，以提高薄膜沉积的一致性和均匀性。
附图说明
图1显示为本发明具体实施例中ALD反应腔装置的立体图。
图2显示为本发明具体实施例中ALD反应腔装置的俯视结构示意图。
图3a显示为图2中沿A-A的剖视结构示意图。
图3b显示为本发明具体实施例中反应单元的剖视结构示意图。
图4显示为本发明具体实施例中ALD反应腔装置的主视结构示意图。
图5显示为图4沿B-B的剖视结构示意图。
图6显示为匀气单元的俯视结构示意图。
图7显示为图6沿C-C的剖视结构示意图。
图8显示为图6沿E-E的剖视结构示意图。
图9显示为集气板的立体透视图。
图10显示为匀气板的立体透视图。
图11显示为反应腔中的气流流速轨迹仿真图。
图12显示为反应腔的排气部、排气端和排气腔中的气流流速轨迹仿真图。
图13显示为晶圆表面的气流流速图。
图14显示为不同晶圆镀AlOx膜后的膜层厚度值以及不同晶圆镀AlOx膜后的膜层厚度的标准差值。
图15显示为不同晶圆镀Al2O3膜后的膜层厚度值以及不同晶圆镀Al2O3膜后的膜层厚度的标准差值。
附图标记：
100、反应单元；101、盖板；102、上基板；103、下基板；1031、排气腔；104、反应腔；1041、反应部；1042、进气部；1043、进气端；1044、排气部；1045、排气端；200、注气件；201、第一气体注入通道；202、第二气体注入通道；301、前驱体气管路Ⅰ；302、前驱体气管路Ⅱ；401、反应气管路Ⅰ；402、反应气管路Ⅱ；4031、第二进气接口Ⅰ；4032、第二进气接口Ⅱ；4033、第二进气接口Ⅲ；501、吹扫气管路Ⅰ；502、吹扫气管路Ⅱ；601、集气板；6011、第一等压腔；6012、第二等压腔；6013、第一集气口；6014、第二集气口；602、匀气板；6021、第一匀气孔；60212、第一进气口；60212、第一出气口；6022、第二匀气孔；60221、第二进气口；60222、第二出气口；603、安装板；604、过渡板；700、排气单元；701、排气通道。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图15。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参阅图1~图5所示，本发明提供一种ALD反应腔装置，该ALD反应腔装置包括反应单元100、注气单元、匀气单元和排气单元700，其中，反应单元100包括基板和盖板101，基板上开设有反应腔104，反应腔104用于容纳待加工基体，盖板101密封连接于基板的上方；注气单元包括注气件200和供气系统，注气件200内设置有相互独立的第一气体注入通道201和第二气体注入通道202，第一气体注入通道201的输入端通过第一进气接口与供气系统连接，第二气体注入通道202的输入端通过第二进气接口与供气系统连接，供气系统为第一气体注入通道201提供不同的前驱体气源，供气系统为第二气体注入通道202提供不同的反应气气源；匀气单元固定连接于注气单元与反应单元100之间，且匀气单元内部相互独立设置有第一匀气通道和第二匀气通道，第一匀气通道的输入端与第一气体注入通道201连通，第二匀气通道的输入端与第二气体注入通道202连通，第一匀气通道和第二匀气通道的输出端均与反应腔104连通，第一匀气通道和第二匀气通道均用于均匀扩散气体；排气单元700密封连接于基板上，排气单元700内部设置有排气通道701，排气通道701与反应腔104连通，反应腔104内多余的气体经排气通道701排出。
具体的，基板可由上基板102和下基板103组成，也可以为一体成型的，在此不做过分限制；在本发明具体实施例中，参阅图3a，基板由上基板102和下基板103组成，盖板101密封连接于上基板102的上方，打开盖板101，可以将待加工基体放入反应腔104，或将待加工基体从反应腔104中取出。
参阅图3b，反应腔104包括反应部1041，反应部1041用于放置待加工基体，反应部1041的左侧为反应腔104的进气端1043，进气端1043通过进气部1042与反应部1041连通，反应部1041的右侧为反应腔104的排气端1045，排气端1045通过排气部1044与反应部1041连通。
参阅图5，第一气体注入通道201和第二气体注入通道202在注气件200中位于同一水平方向上，两个独立的通道使得通入的气体之间不会相互反应；而供气系统用于提供不同的气源，但关于供气系统的具体结构，在此不做过分限制，能够满足实际需要即可；并且，第一匀气通道的输入端与第一气体注入通道201连通，输出端与反应腔104的进气端1043相连通，第二匀气通道的输入端与第二气体注入通道202连通，输出端均与反应腔104的进气端1043连通；另外，排气单元700的具体结构也不做过分限制，参阅图3a中的剖视图，排气单元700包括两块排气板，两块排气板之间形成排气通道701，且两块排气板的上端均与下基板103固定密封连接，排气通道701通过排气腔1031与排气端1045连通，其中，参阅图3b，下基板103上开设有排气腔1031开设于下基板103上，排气腔1031的上下两端分别贯穿下基板103相邻或远离上基板102的两侧，反应腔104的反应部1041中多余的气体依次经过反应腔104的排气部1044、排气端1045，进入排气腔1031中，进而从排气通道701排出。
作为示例，第一进气接口和第二进气接口均至少设置有两个，两个第一进气接口分别用于通入前驱体气和吹扫气，两个第二进气接口分别用于通入反应气和吹扫气。
具体的，第一进气接口和第二进气接口的数量可以设置为两个、三个、四个等，参阅图3a，第二进气接口设置了三个，三个第二进气接口分别为第二进气接口Ⅰ 4031、第二进气接口Ⅱ 4032、第二进气接口Ⅲ 4033；供气系统通过反应气管路Ⅰ 401为第二进气接口Ⅰ4031提供反应气Ⅰ，供气系统通过反应气管路Ⅱ 402为第二进气接口Ⅱ 4032提供反应气Ⅱ，供气系统通过吹扫气管路Ⅱ 502为第二进气接口Ⅲ 4033提供吹扫气Ⅱ。
同样的，第一进气接口（图中未示出）与第二进气进口相互对称设置，第一进气接口也设置三个，三个第一进气接口分别为第一进气接口Ⅰ、第一进气接口Ⅱ、第一进气接口Ⅲ，供气系统通过前驱体气管路Ⅰ301为第一进气接口Ⅰ提供前驱体气Ⅰ，供气系统通过前驱体气管路Ⅱ 302为第一进气接口Ⅱ提供前驱体气Ⅱ，供气系统通过吹扫气管路Ⅰ501为第一进气接口Ⅲ提供吹扫气Ⅰ。
需要说明的是，供气系统与多个第一进气接口的连接管路上还设置有计量阀和开关阀，供气系统与多个第二进气接口的连接管路上也设置有计量阀和开关阀。
在此，本发明具体实施例中ALD反应腔装置中所发生的原子沉积过程具体包括：经过调节设定值的计量阀和打开对应的开关阀，将前驱体气Ⅰ通过前驱体气管路Ⅰ301进入反应腔104吸附直至饱和，关闭对应的开关阀之后；打开吹扫气Ⅰ的开关阀，吹扫气Ⅰ通过吹扫气管路Ⅰ501将反应腔104待加工基体表面多余的气体吹扫干净，然后关闭吹扫气Ⅰ的开关阀；打开反应气管路Ⅰ401的开关阀，通过反应气管路Ⅰ401通入定量的反应气Ⅰ进入反应腔104，在待加工基体表面吸附饱和，同时前驱体气Ⅰ和反应气Ⅰ在真空高温条件下产生化学反应形成原子层的薄膜，关闭反应气管路Ⅰ401的开关阀；打开吹扫气管路Ⅱ502的开关阀，吹扫气Ⅱ通过吹扫气管路Ⅱ502将反应腔104待加工基体表面多余的气体吹扫干净，然后关闭吹扫气管路Ⅱ 502的开关阀，以此进行周期循环得到所需工艺层数的膜层薄膜；为了实现可以沉积不同的薄膜，关闭前驱体气管路Ⅰ301和反应气管路Ⅰ401的开关阀，前驱体气Ⅱ和反应气Ⅱ的工艺步骤同前驱体气Ⅰ和反应气Ⅰ的工艺步骤一致，从而沉积不同材料性能的薄膜。
在本发明具体实施例中，若要在待加工基体上形成一种材料性能的薄膜，可以将第一进气接口和第二进气接口均设置为两个，两个第一进气接口分别用于通入一种材料的前驱体气和吹扫气，两个第二进气接口分别用于通入该种材料对应的反应气和吹扫气，该种材料的前驱体气和反应气在待加工基体表面反应，从而在待加工基体上形成该种材料的薄膜。
若要在待加工基体上形成两种不同材料性能的薄膜，可以将第一进气接口和第二进气接口均设置为三个，三个第一进气接口分别用于通入第一种材料的前驱体气、第二种材料的前驱体气和吹扫气，三个第二进气接口分别用于通入第一种材料对应的反应气、第二种材料对应的反应气和吹扫气，首先向反应腔104中通入第一种材料的前驱体气和第一种材料对应的反应气，从而在待加工基体上形成第一种材料的薄膜，然后向反应腔104中通入第二种材料的前驱体气和第二种材料对应的反应气，从而在第一种材料的薄膜上方形成第二种材料的薄膜；其中，每次通入一种前驱体气或反应气之后，都需要通入吹扫气将多余的气体吹扫干净。
若要在待加工基体上形成三种不同材料性能的薄膜，可以将第一进气接口和第二进气接口均设置为四个，四个第一进气接口分别用于通入第一种材料的前驱体气、第二种材料的前驱体气、第三种材料的前驱体气和吹扫气，四个第二进气接口分别用于通入第一种材料对应的反应气、第二种材料对应的反应气、第三种材料对应的反应气和吹扫气，首先向反应腔104中通入第一种材料的前驱体气和第一种材料对应的反应气，从而在待加工基体上形成第一种材料的薄膜，然后向反应腔104中通入第二种材料的前驱体气和第二种材料对应的反应气，从而在第一种材料的薄膜上方形成第二种材料的薄膜，最后向反应腔104中通入第三种材料的前驱体气和第三种材料对应的反应气，从而在第二种材料的薄膜上方形成第三种材料的薄膜，其中，每次通入一种前驱体气或反应气之后，都需要通入吹扫气将多余的气体吹扫干净。
作为示例，匀气单元包括相互密封连接的集气板601和匀气板602，集气板601和匀气板602均呈长方形的板状，集气板601与注气件200之间通过安装板603密封连接，匀气板602通过过渡板604与反应单元100密封连接；集气板601内设置有相互独立的第一等压腔6011和第二等压腔6012，第一等压腔6011和第二等压腔6012均沿集气板601的长度方向并列设置，匀气板602上贯穿设置有多个第一匀气孔6021和多个第二匀气孔6022，多个第一匀气孔6021沿第一等压腔6011的长度方向均匀设置，且均与第一等压腔6011相互连通，第一等压腔6011与多个第一匀气孔6021形成所述第一匀气通道；多个第二匀气孔6022沿第二等压腔6012的长度方向均匀设置，且均与第二等压腔6012相互连通，第二等压腔6012与多个第二匀气孔6022形成所述第二匀气通道。
具体的，参阅图1~图10所示，安装板603和过渡板604均起到连接件的作用，安装板603将注气件200与集气板601密封连接，过渡板604将匀气板602与反应单元100密封连接，具体关于安装板603、过渡板604的结构，在此不做过分限制，具体如何使两侧部件密封连接的，在此也不做过分限制，只需要能够满足实际需要即可；另外，参阅图7~图10，第一匀气通道和第二匀气通道两侧均设置有加热装置，反应腔104的工作环境为处于均匀受热环境下，具体加热装置的结构，在此就不做过分限制。
作为示例，集气板601远离匀气板602的一端设置有两个集气口，两个集气口分别为第一集气口6013、第二集气口6014，第一集气口6013的输入端通过安装板603与第一气体注入通道201对应连通，第二集气口6014的输入端通过安装板603与第二气体注入通道202对应连通，第一集气口6013的输出端与第一等压腔6011对应连通，第二集气口6014与第二等压腔6012对应连通。
具体的，集气口的输入端贯穿集气板601远离匀气板602的一侧，集气板601远离匀气板602的一侧通过安装板603与注气件200密封连接，两个集气口的位置与第一气体注入通道201、第二气体注入通道202的输出端对应设置，优选地，两个集气口与第一气体注入通道201、第二气体注入通道202的连接端设置有密封圈，使得经过第一气体注入通道201的气流顺利进入第一等压腔6011，经过第二气体注入通道202的气流顺利进入第二等压腔6012。
作为示例，集气口的孔径不大于第一匀气孔6021、第二匀气孔6022的孔径，以减少气流的涡流、湍流的形成，使得气流更均匀更接近层流。
作为示例，第一等压腔6011与第二等压腔6012均贯穿集气板601相邻于匀气板602的一侧，且第一等压腔6011与第二等压腔6012均呈开口状。
具体的，第一等压腔6011与第二等压腔6012相邻于匀气板602的一侧呈开口状。
作为示例，每个第一匀气孔6021均包括第一进气口60211和第一出气口60212，多个第一进气口60211在匀气板602相邻于集气板601的一侧等距排列设置，多个第一出气口60212在匀气板602远离集气板601的一侧等距排列设置。
具体的，多个第一匀气孔6021的第一进气口60211在第一等压腔6011的开口侧均匀分布，分布于第一等压腔6011中的气流分散性地进入多个第一进气口60211，自多个第一出气口60212流出，改善气流的流动状态，确保进入反应腔104的气体接近均匀层流，提高薄膜沉积的一致性和均匀性。
作为示例，每个第二匀气孔6022均包括第二进气口60221和第二出气口60222，多个第二进气口60221在匀气板602相邻于集气板601的一侧等距排列设置，多个第二出气口60222在匀气板602远离集气板601的一侧等距排列设置。
具体的，多个第二匀气孔6022的第二进气口60221在第二等压腔6012的开口侧均匀分布，分布于第二等压腔6012中的气流分散性地进入多个第二进气口60221，自多个第二出气口60222流出，从而改善气流的流动状态，确保进入反应腔104的气体接近均匀层流，提高薄膜沉积的一致性和均匀性。
作为示例，第一匀气孔6021与第二匀气孔6022的数量相同，且第一出气口60212与第二出气口60222重合。
具体的，参阅图8、图10所示，第一匀气孔6021和第二匀气孔6022的通道呈三角形设置，第一匀气孔6021的第一出气口60212和第二匀气孔6022的第二出气口60222重合，前驱体气和反应气在进入反应腔104之前，前驱体气处于第一气体注入通道中，反应气处于第二气体注入通道中，前驱体气与反应气不会发生相互反应，大大缩短了前驱体气与反应气之间的反应时间，从而避免了前驱体气与反应气在通道中反应产生沉积物堵塞管道的情况。
本发明还提供一种ALD镀膜设备，该ALD镀膜设备包括上述的ALD反应腔装置。
具体的，按照镀膜工艺，将本发明中的ALD镀膜设备对晶圆进行镀膜，通过模拟软件的真实使用环境进行仿真测试，仿真测试的条件具体为：进入第一等压腔6011的气体流量为0sccm，进入第二等压腔6012的气体流量为100sccm，反应腔104的温度设定为200℃，排气通道701的出口压力值为20mtorr；第一集气口6013、第二集气口6014的直径均为2mm，多个第一进气口60211在匀气板602相邻于集气板601的一侧等距排列设置，相邻两个第一进气口60211之间的中心距为14mm；多个第二进气口60221在匀气板602相邻于集气板601的一侧等距排列设置，相邻两个第二进气口60221之间的中心距为14mm；第一出气口60212与第二出气口60222重合，且第一出气口60212与第二出气口60222的孔径为3mm；多个第一出气口60212在匀气板602远离集气板601的一侧等距排列设置，多个第二出气口60222在匀气板602远离集气板601的一侧等距排列设置，相邻两个第一出气口60212之间的中心距为15mm，相邻两个第二出气口60222之间的中心距为15mm。
仿真测试结果如下：
图11为反应腔中的气流流速轨迹仿真图，由图11可以看出反应腔104中气流的平均流速约为30m/s，由于反应腔104内部为超低压，反应腔104中的气流流速相对均匀。
图12为反应腔的排气部、排气端和排气腔中的气流流速轨迹仿真图，由图12可看出气体流动的迹线在排气腔1031处是均匀的。
图13为晶圆表面的气流流速图，由图13可知，气流在晶圆表面的速度相对均匀。
图14为不同晶圆镀AlOx膜后的膜层厚度值以及不同晶圆镀AlOx膜后的膜层厚度的标准差值，即采用ALD镀膜设备对12个晶圆分别镀AlOx膜，且膜层厚度设定为215 Å，横坐标为：12个晶圆的排列序号，左边的纵坐标为：对12个晶圆进行镀膜后各个晶圆所对应的实际的膜层厚度，右边的纵坐标为：对12个晶圆进行镀膜后各个晶圆的膜层厚度的标准差值；结果显示，对12个晶圆进行镀膜后，这12个晶圆的膜层厚度均接近于设定值（215 Å），且各个晶圆的膜层厚度之间的误差值为0.25%，由此表明晶圆上所沉积的薄膜均匀性好。
图15为不同晶圆镀Al2O3膜后的膜层厚度值以及不同晶圆镀Al2O3膜后的膜层厚度的标准差值，即首先采用ALD镀膜设备对500个晶圆进行镀AlOx膜（膜层厚度设定为215 Å）后，再对12个晶圆分别镀Al2O3膜，且膜层厚度设定为507.9Å，图15的横坐标为：12个晶圆的排列序号，左边的纵坐标为：对12个晶圆进行镀膜后各个晶圆所对应的实际的膜层厚度，右边的纵坐标为：对12个晶圆进行镀膜后各个晶圆的膜层厚度之间的误差值；结果显示，对12个晶圆进行镀膜后，这12个晶圆的膜层厚度均接近于设定值（507.9Å），且各个晶圆的膜层厚度之间的误差值为0.18%，由此表明晶圆上所沉积的薄膜均匀性好。
综上所述，本发明中ALD反应腔装置包括反应单元、注气单元、匀气单元和排气单元，反应单元内形成有反应腔，反应腔内放置待加工基体；注气单元包括注气件和供气系统，注气件内设置有相互独立的第一气体注入通道和第二气体注入通道，供气系统提供前驱体气、反应气和吹扫气，前驱体气和反应气分别通过独立的第一气体注入通道、第二气体注入通道被注入；匀气单元内设置有独立的第一匀气通道和第二匀气通道，即前驱体气依次经过第一气体注入通道、第一匀气通道进入反应腔中，反应气依次经过第二气体注入通道、第二匀气通道进入反应腔中，在进入反应腔之前，前驱体气和反应气均处于独立的通道中不会发生相互反应，大大缩短了气体之间的反应时间，从而避免了前驱体气与反应气在通道中反应产生沉积物堵塞管道的情况，进而减少整体反应装置的维护次数；本发明中集气板内设置有相互独立的第一等压腔和第二等压腔，匀气板上设置有多个第一匀气孔和多个第二匀气孔，第一等压腔与多个第一匀气孔形成第一匀气通道，第二等压腔与多个第二匀气孔形成第二匀气通道，通过集气板将气流均匀分散于等压腔中，等压腔中分散的气流通过多个排布的匀气孔进入反应腔内，通过集气板和匀气板相互配合以缩短气体注入通路，改善气流的流动状态，确保气体在待加工基体表面接近均匀层流，以提高薄膜沉积的一致性和均匀性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种ALD反应腔装置，其特征在于，所述ALD反应腔装置包括：
反应单元，所述反应单元包括基板和盖板，所述基板上开设有反应腔，所述反应腔用于容纳待加工基体，所述盖板密封连接于所述基板的上方；
注气单元，所述注气单元包括注气件和供气系统，所述注气件内设置有相互独立的第一气体注入通道和第二气体注入通道，所述第一气体注入通道的输入端通过第一进气接口与所述供气系统连接，所述第二气体注入通道的输入端通过第二进气接口与所述供气系统连接，所述供气系统为所述第一气体注入通道提供不同的前驱体气源，所述供气系统为所述第二气体注入通道提供不同的反应气气源；
匀气单元，所述匀气单元固定连接于所述注气单元与所述反应单元之间，且所述匀气单元内部相互独立设置有第一匀气通道和第二匀气通道，所述第一匀气通道的输入端与所述第一气体注入通道连通，所述第二匀气通道的输入端与所述第二气体注入通道连通，所述第一匀气通道和所述第二匀气通道的输出端均与所述反应腔连通，所述第一匀气通道和所述第二匀气通道均用于均匀扩散气体；
排气单元，所述排气单元密封连接于所述基板上，所述排气单元内部设置有排气通道，所述排气通道与所述反应腔连通，所述反应腔内多余的气体经所述排气通道排出。
2.根据权利要求1所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述第一进气接口和所述第二进气接口均至少设置有两个，两个所述第一进气接口分别用于通入前驱体气和吹扫气，两个所述第二进气接口分别用于通入反应气和吹扫气。
3.根据权利要求1所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述匀气单元包括相互密封连接的集气板和匀气板，所述集气板和所述匀气板均呈长方形的板状，所述集气板与所述注气件之间通过安装板密封连接，所述匀气板通过过渡板与所述反应单元密封连接；
所述集气板内设置有相互独立的第一等压腔和第二等压腔，所述第一等压腔和第二等压腔均沿所述集气板的长度方向并列设置，所述匀气板上贯穿设置有多个第一匀气孔和多个第二匀气孔，多个所述第一匀气孔沿所述第一等压腔的长度方向均匀设置，且均与所述第一等压腔相互连通，所述第一等压腔与多个所述第一匀气孔形成所述第一匀气通道；多个所述第二匀气孔沿所述第二等压腔的长度方向均匀设置，且均与所述第二等压腔相互连通，所述第二等压腔与多个所述第二匀气孔形成所述第二匀气通道。
4.根据权利要求3所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述集气板远离所述匀气板的一端设置有两个集气口，两个所述集气口的输入端通过所述安装板分别与所述第一气体注入通道、所述第二气体注入通道对应连通，两个所述集气口的输出端分别与所述第一等压腔、所述第二等压腔对应连通。
5.根据权利要求4所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述集气口的孔径不大于所述第一匀气孔、所述第二匀气孔的孔径。
6.根据权利要求4所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述第一等压腔与所述第二等压腔均贯穿所述集气板相邻于所述匀气板的一侧，且所述第一等压腔与所述第二等压腔均呈开口状。
7.根据权利要求4所述的ALD反应腔装置，其特征在于：每个所述第一匀气孔均包括第一进气口和第一出气口，多个所述第一进气口在所述匀气板相邻于所述集气板的一侧等距排列设置，多个所述第一出气口在所述匀气板远离所述集气板的一侧等距排列设置。
8.根据权利要求7所述的ALD反应腔装置，其特征在于：每个所述第二匀气孔均包括第二进气口和第二出气口，多个所述第二进气口在所述匀气板相邻于所述集气板的一侧等距排列设置，多个所述第二出气口在所述匀气板远离所述集气板的一侧等距排列设置。
9.根据权利要求8所述的ALD反应腔装置，其特征在于：所述第一匀气孔与所述第二匀气孔的数量相同，且所述第一出气口与所述第二出气口重合。
10.一种ALD镀膜设备，其特征在于，所述ALD镀膜设备包括权利要求1~9中任一所述的ALD反应腔装置。
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