CN117568780A - 一种利用ald法制备氧化铝钝化膜的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法及装置，该方法，包括如下步骤：S‑1.提供衬底，送入反应腔室；S‑2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时通入三氯化铝；S‑3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，将吹出的气体与水在容器内接触；S‑4.向反应腔室内通入水蒸气；S‑5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；步骤S‑2至步骤S‑5形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。本公开记载的技术方案，通过提高TMA的沉积效率，减少TMA的剩余量，以及在TMA沉积后，对剩余的TMA在可控范围内让TMA与水反应，消除不可控的安全风险。提高ALD工艺制备氧化铝钝化膜的安全性。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法及装置。
背景技术
由于持续地降低生产成本和提高电池效率的要求，硅基太阳能电池的表面钝化就变得越来越必要了。目前，通过高质量的表面钝化技术提高硅基太阳能电池效率已成为一个工业标准，一直是该领域的研究热点。
在众多的太阳能电池钝化膜材料中，氧化铝由于其界面处存在的大量固定负电荷和低的界面态密度，退火后其优异场效应钝化及化学钝化作用认为是太阳能电池天然的表面钝化材料。
ALD（原子层沉积）工艺是一种通过气相沉积方式将原子层材料沉积在衬底表面的薄膜工艺，以前驱物质和可控的反应条件一层一层地沉积出膜层。ALD的自限制性和互补性使得该技术对薄膜的成份和厚度具有出色的控制能力，所制备的薄膜保形性好、纯度高且均匀。因此，采用ALD沉积氧化铝钝化层，是目前常用的工艺。
目前利用ALD技术沉积氧化铝薄膜的工艺，铝源多采用三甲基铝，氧源多采用臭氧或者水蒸气，例如CN110760818A公开的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，以三甲基铝为铝源，以臭氧为氧源，氮气为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。例如CN114420790A公开的一种基于ALD工艺制备叠层氧化铝膜层的方法，将生长基片送入腔体，然后以Al(CH3)3)与O3、Al(CH3)3)与H2O为生长源，采用交替脉冲的方式在生长基片的表面生长叠层氧化铝膜层。利用原子层沉积技术(即ALD工艺)，采用O3或H20分别作为前驱体源，且优先使用O3为前驱源制得了性能优异的叠层氧化铝膜层，与现有技术中的单层氧化铝膜层相比，更大化的降低氧化铝的界面态密度，提升了退火后氧化铝的固定负电荷密度，进而提高了其化学钝化及场钝化的作用，使其能够满足一些高效硅材料太阳能电池的钝化要求。
作为铝源的三甲基铝，在常温常压下三甲基铝为无色透明液体，反应性极强，空气中自燃，瞬间就能着火，与具有活性氢的酒精类、酸类激烈反应，与水反应激烈，即使在冷水中也能产生爆炸性分解反应，并生成甲烷，有时还能发火。
所以，在利用ALD技术制备氧化铝薄膜过程中，生产安全是一个需要重视的问题。
发明内容
本公开的目的是提高一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法及装置，相较于现有技术，具有更高的安全性，大大降低了TMA带来的危险性。
本公开的第一方面，提供一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，采用如下的技术方案：
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供衬底，送入反应腔室；
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时通入三氯化铝；
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，将吹出的气体与水在容器内接触；
S-4.向反应腔室内通入水蒸气；
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
本公开的目的是提高利用ALD法制备氧化铝钝化膜过程中的安全性，由于TMA的反应性极强，与水、氧气都能剧烈反应，所以解决安全问题也即解决TMA的安全性问题。本公开从两方面来解决，第一，提高TMA的吸附效率，可以降低TMA的通入量，从而减少了TMA的剩余量，降低危险性，或者说相同通入量的TMA，沉积更多，剩余量更少，减少了TMA的剩余量，降低危险性；第二，是在TMA沉积后，对剩余的TMA进行及时反应性处理，将吹扫出的含有剩余TMA的气体与水在容器内接触，在可控范围内让TMA与水反应，消除不可控的安全风险。
第一方面，在步骤S-2中，通入TMA的同时，掺杂通入三氯化铝，可以提高TMA的吸附和沉积效率。三氯化铝在反应表面吸附后，会提供活性位点，使TMA分子容易吸附并发生反应。这些活性位点可以与TMA分子发生化学反应，促进氧化铝薄膜的生长。而三氯化铝在ALD反应中的作用是临时的，它在反应后会被脱附，三氯化铝本身不会成为最终的薄膜组分，不影响氧化铝钝化膜的质量。
第二方面，将反应剩余的TMA，在氮气的吹扫作用下，通入到一个容器内，与水接触反应，在可控范围内让TMA与水反应，消除不可控的安全风险。借助氮气，还可以进一步降低TMA的浓度，减缓其反应剧烈程度。
本公开的方案，由于提高了TMA的吸附效率，就降低TMA的通入量，降低了原料成本。
作为上述技术方案的优选，在第一个循环通入三甲基铝之前，还进行如下步骤：
S-11.向反应腔室内通入氧气或者臭氧，在衬底表面形成种子层；
S-12.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室。
通过在衬底表面先形成一层二氧化硅种子层，二氧化硅种子层具有较好的表面平整度和化学稳定性，可以提供更好的表面吸附和反应条件，有利于TMA分子在表面上均匀地吸附和反应。此外，二氧化硅种子层还可以提供更多的反应位点，增加TMA分子的吸附和反应机会，从而促进TMA的吸附和沉积。
但是通常认为，二氧化硅种子层仅对第一循环中的TMA吸附与沉积有促进作用，使得第一层氧化铝膜更容易形成，在本优选方案中，还发现二氧化硅种子层与步骤S-2的结合，在相同TMA通入量的情况下，可以进一步促进后续循环中TMA的吸附。
作为上述技术方案的优选，步骤S-11中，氧气或臭氧的通入量为7000 sccm ~8000sccm、80s ~100s。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2中，TMA的通入量为15~25torr，时间3~7s。在上述方案的基础上，优选TMA的通入量在15~25torr，时间在3~7s，沉积效果最优，剩余TMA量最少，氧化铝钝化膜的质量不受影响。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2中，通入三氯化铝的脉冲时长为2~7s，脉冲气压为10~30torr。
作为上述技术方案的优选，步骤S-2中，TMA和三氯化铝以惰性气体作为载体的形式通入，这样可以增加沉积的均匀性，而且，惰性气体的加入，可以一定程度上稀释TMA，降低TMA的反应强度，降低安全风险。
作为上述技术方案的优选，控制所述反应腔室内的温度梯度，所述反应腔室进气口段的温度低于所述反应腔室中部的温度低于所述反应腔室出气口段的温度。设置不同的温度段，可以协助促进TMA的吸附和沉积效率。
作为上述技术方案的优选，所述反应腔室进气口段的温度为200~250℃；所述反应腔室中部的温度为250~280℃；所述反应腔室出气口段的温度280~350℃。
作为上述技术方案的优选，S-4中，通入水蒸气的脉冲时长为10~30s，脉冲气压为30~50torr。
本公开的第二方面，提供一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的装置，主要是为了提高工艺的安全性，采用如下的技术方案：
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的装置，包括反应腔室、TMA供给装置、水蒸气供给装置、氮气供给装置、三氯化铝供给装置、真空泵和反应容器，分别连通所述反应腔室，所述反应容器设置在反应腔室与所述真空泵连通管路上，且所述反应容器通过阀门连通有水罐。
通过实施上述技术方案，本公开的有益效果如下：
本公开记载的技术方案，通过提高TMA的沉积效率，减少TMA的剩余量，以及在TMA沉积后，对剩余的TMA进行及时反应性处理，将吹扫出的含有剩余TMA的气体与水在容器内接触，在可控范围内让TMA与水反应，消除不可控的安全风险。提高ALD工艺制备氧化铝钝化膜的安全性。
附图说明
图1为本公开提供的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的装置的结构示意图。
图中，100-反应腔室、200-TMA供给装置、300-水蒸气供给装置、400-氮气供给装置、500-三氯化铝供给装置、600-真空泵、700-反应容器。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，以三甲基铝为铝源，首先与衬底表面的-OH基团吸附并反应至饱和，生成新的表面功能团，前躯体B(H2O或O3)与生成的表面功能团反应生成氧化铝，氧化铝结构中带有-OH基团，然后在通入三甲基铝，通过这样的一次次的ALD循环，就可以形成厚度可控的氧化铝钝化膜。
具体包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，硅片都是经过制绒处理后的硅片，制绒工艺为现有技术，在此不进行具体展开。反应腔室内的温度保持为200～350℃（例如200℃、210℃、225℃、230℃、245℃、250℃、260℃、275℃、290℃、315℃、330℃、350℃等）；反应腔室内的压力保持为0.1 -0.5torr（例如0.1torr、0.15torr、0.2torr、0.25torr、0.3torr、0.35torr、0.4torr、0.45torr、0.5torr等）。
本公开的反应腔室内温度，优选分段设置，这样可以更有利于提高TMA的吸附效率。所述反应腔室进气口段、反应腔室中段、反应腔室出气口段的温度，逐渐升高，三段采用不同的加热器进行控制。所述反应腔室进气口段的温度为200~250℃（例如200℃、210℃、225℃、230℃、245℃、250℃等）；所述反应腔室中部的温度为250~280℃（例如250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃等）；所述反应腔室出气口段的温度280~350℃（例如280℃、290℃、315℃、330℃、350℃等）。反应腔室的三段，可以按照长度方向上大致平分。
为了实现更好的TMA的吸附和沉积效率，本公开还优选地进行S-11和S-12步骤，如下：
S-11.向反应腔室内通入氧气或者臭氧，在衬底表面形成种子层。
氧气或臭氧的通入量为7000 sccm ~8000sccm、80s ~100s。
S-12.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的氧气或臭氧，N2流量10-20L/min，时间3-10s。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时，通入三氯化铝。
TMA通入的脉冲气压为15~25torr（例如15torr、15.5torr、16torr、17torr、18torr、19torr、20torr、22torr、24torr、25torr等），脉冲时长为3~7s（例如3S、4S、5S、6S、7S等）。
三氯化铝通入的脉冲时长为2-7s（例如2s、3s、4s、5s、6s、7s等）；脉冲气压为10~40torr（例如10torr、10.3torr、11torr、12.5torr、13torr、15torr、20torr、25torr、30torr、40torr等）。
例如，三甲基铝通入的脉冲时长为3s、脉冲气压为15torr，三氯化铝通入的脉冲时长为3s、脉冲气压为10torr。或者三甲基铝通入的脉冲时长为4s、脉冲气压为20torr，三氯化铝通入的脉冲时长为4s、脉冲气压为15torr。或者三甲基铝通入的脉冲时长为6s、脉冲气压为25torr，三氯化铝通入的脉冲时长为6s、脉冲气压为10torr。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室。吹扫掉多余的TMA， N2流量10-30L/min，时间3-15s。吹扫出去的气体，与水在容器内接触，气体中TMA与水反应，反应式为：Al（CH3）3+3H2O=Al（O H）3+3CH4，生成的气体通过真空泵抽吸走。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气；
水蒸气通入的脉冲时长为10-30s（例如10s、12s、15s、20s、24s、25s、27s、28s、30s等）；脉冲气压为30~50torr（例如30torr、31torr、34orr、36torr、40torr、42torr、44torr、46torr、48torr、50torr等）。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；吹扫掉多余的H2O，N2流量10-30L/min，时间3-15s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
在本公开中，一个所述循环生成的氧化铝的厚度为0.15nm左右，通过控制循环的次数，以控制得到的氧化铝薄膜的厚度。
优选地，所述循环重复15～150次（例如15次、16次、18次、20次、30次、40次、50次、60次、70次、80次、90次、100次、110次、130次、140次或150次），所述底层氧化铝的厚度约为3～30nm(例如约3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、10nm、13nm、15nm、18nm、20nm、24nm、26nm、28nm或30nm)。
本公开还提供了一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的装置，包括反应腔室100、TMA供给装置200、水蒸气供给装置300、氮气供给装置400、三氯化铝供给装置500、真空泵600和反应容器700，分别连通所述反应腔室100，所述反应容器700设置在反应腔室100与所述真空泵600连通管路上，且所述反应容器700通过阀门连通有水罐。
下面具体实施例和对比例的方法，均使用该装置实施。
实施例1
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为19torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，与水在容器内接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
实施例2
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在220℃、压力控制在0.25torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为5s，脉冲气压为25torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为5s；脉冲气压为15torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量20L/min，时间5s。吹扫出去的气体，与水在容器内接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为20s，脉冲气压为42torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量20L/min，时间5s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
实施例3
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内由三个加热器控制加热温度，所述反应腔室进气口段（靠近TMA的进气口）、反应腔室中段、反应腔室出气口段（靠近TMA的出气口），所述反应腔室进气口段的温度控制在210℃；所述反应腔室中部的温度为260℃；所述反应腔室出气口段的温度300℃，压力均控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为18torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，与水在容器内接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
实施例4
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内由三个加热器控制加热温度，所述反应腔室进气口段（靠近TMA的进气口）、反应腔室中段、反应腔室出气口段（靠近TMA的出气口），所述反应腔室进气口段的温度控制在240℃；所述反应腔室中部的温度为250℃；所述反应腔室出气口段的温度280℃，压力均控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为20torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器内与水接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
实施例5
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内由三个加热器控制加热温度，所述反应腔室进气口段（靠近TMA的进气口）、反应腔室中段、反应腔室出气口段（靠近TMA的出气口），所述反应腔室进气口段的温度控制在240℃；所述反应腔室中部的温度为250℃；所述反应腔室出气口段的温度280℃，压力均控制在0.35torr。
S-11. 向反应腔室内通入氧气，在衬底表面形成二氧化硅种子层，氧气的通入量为7200 sccm、90s。
S-12.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的氧气或臭氧，N2流量15L/min，时间5s。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为20torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器与水内接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
实施例6
一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，包括如下步骤：
S-1.提供硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内由三个加热器控制加热温度，所述反应腔室进气口段（靠近TMA的进气口）、反应腔室中段、反应腔室出气口段（靠近TMA的出气口），所述反应腔室进气口段的温度控制在250℃；所述反应腔室中部的温度为280℃；所述反应腔室出气口段的温度300℃，压力均控制在0.21torr。
S-11. 向反应腔室内通入氧气，在衬底表面形成二氧化硅种子层，氧气的通入量为8000 sccm、80s。
S-12.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的氧气或臭氧，N2流量20L/min，时间3s。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为7s，脉冲气压为15torr。同时，通入三氯化铝，三氯化铝通入的脉冲时长为7s；脉冲气压为10torr。通入方向与三甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器内与水接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
对比例1
一种利用ALD法制备氧化铝薄膜的方法，与实施例1的不同在于，在步骤S-2中，通入TMA的同时，不通入三氯化铝，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为19torr。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器内与水接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
对比例2
一种利用ALD法制备氧化铝薄膜的方法，与实施例1的不同在于，在步骤S-2中，通入TMA的同时，通入二甲基铝（DMA），具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为19torr。同时，通入二甲基铝，二甲基铝通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与二甲基铝的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器内与水接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
对比例3
一种利用ALD法制备氧化铝薄膜的方法，与实施例1的不同在于，在步骤S-2中，通入TMA的同时，通入AlBr3，具体包括如下步骤：
S-1.提供平板状硅片作为衬底，送入原子层沉积的反应腔室，反应腔室内的温度控制在230℃、压力控制在0.35torr。
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，脉冲时长为2s，脉冲气压为19torr。同时，通入AlBr3，AlBr3通入的脉冲时长为2s；脉冲气压为10torr。通入方向与AlBr3的通入方向一致。
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的TMA，N2流量15L/min，时间8s。吹扫出去的气体，在容器内与水接触，TMA与水发生反应。
S-4.向反应腔室内通入水蒸气，通入的脉冲时长为12s，脉冲气压为34torr。
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，吹扫掉多余的水蒸气，N2流量15L/min，时间8s。
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环20次，得到厚度约为3nm的氧化铝薄膜。
对各实施例和对比例的TMA的吸附率进行测定，为了表征氧化铝钝化膜的钝化效果，进行少子寿命测试，结果参见表1。
从表1的测试数据可以看出，本公开所采用的制备方法获得的氧化铝钝化膜，由于在步骤S-2中创造性地通入了三氯化铝，相较于各对比例，TMA具有更高的吸附率，有利于剩余更低的TMA，降低TMA带来的风险，同时，本公开的方案中，还将剩余的TMA与水在容器内完成反应，降低TMA在不可控情况下与水或者氧气发生剧烈反应。
Claims (10)
1.一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S-1.提供衬底，送入反应腔室；
S-2.向反应腔室内通入三甲基铝，同时通入三氯化铝；
S-3.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室，将吹出的气体在容器内与水接触；
S-4.向反应腔室内通入水蒸气；
S-5.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室；
步骤S-2至步骤S-5形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，在第一个循环通入三甲基铝之前，还进行如下步骤：
S-11.向反应腔室内通入氧气或者臭氧，在衬底表面形成种子层；
S-12.向反应腔室内通入氮气，吹扫反应腔室。
3.根据权利要求2所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，步骤S-11中，氧气或臭氧的通入量为7000 sccm ~8000sccm、80s ~100s。
4.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，步骤S-2中，TMA的通入量为15~25torr，时间3~7s。
5.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，步骤S-2中，通入三氯化铝的脉冲时长为2~7s，脉冲气压为10~30torr。
6.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，控制所述反应腔室内形成温度梯度。
7.根据权利要求6所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，所述反应腔室进气口段的温度低于所述反应腔室中段的温度，所述反应腔室中段的温度低于所述反应腔室出气口段的温度。
8.根据权利要求7所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，所述反应腔室进气口段的温度为200~250℃；所述反应腔室中部的温度为250~280℃；所述反应腔室出气口段的温度280~350℃。
9.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的方法，其特征在于，S-4中，通入水蒸气的脉冲时长为10~30s，脉冲气压为30~50torr。
10.根据权利要求1所述的一种利用ALD法制备氧化铝钝化膜的装置，其特征在于，包括反应腔室、TMA供给装置、水蒸气供给装置、氮气供给装置、三氯化铝供给装置、真空泵和反应容器，分别连通所述反应腔室，所述反应容器设置在反应腔室与所述真空泵连通管路上，且所述反应容器通过阀门连通有水罐。
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