TWI756117B - 晶圓級二維材料沉積裝置 - Google Patents
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Abstract
一種晶圓級二維材料沉積裝置，包含一基座、數支進氣管、一溫度控制單元、兩個不同孔徑之氣均流盤、及數個可對應數支進氣管進行加熱之加熱元件，可按照所製作之材料之需求，調整該些進氣管之溫度，並可搭配多種氣體，或是內置固體先驅物進行材料沉積。藉此，本發明以多支進氣管將多種不同前驅物氣體導入，同時透過控制多支進氣管內溫度，可使氣體分子經擴散混合得以均勻分布，均勻沉積於基材上，如此可用於大面積晶圓，並使用多種氣體前驅物，亦可同時使用氣體以及氣體前驅物，可更廣泛應用於製作多種二維材料。
Description
本發明係有關於一種晶圓級二維材料沉積裝置，尤指涉及一種化
學氣相沉積用系統，特別係指主要用於二維材料製作，適用於4吋～12吋之基材者。
按，一種已知二維材料化學氣相沈積方法，主要使用單一氣體進
氣，以三區管形爐進行二維材料製作。例如中華民國第I711580號專利案中所揭露之用於製造二維材料之化學氣相沈積方法，該專利所提化學氣相沈積法主要係將前驅物置於容器中，使用硒化氫（H
2Se）氣體導入單一水平管形爐中進行二維材料製作。
鑑於目前已知系統僅受限於單一爐管，僅可導入單一氣體。例
如，上述方法僅能先將多樣前驅物置於容器反應室中，導入氣體後，於不同區室中進行溫度控制後，發生不同的化學反應而後製備二維材料。惟此裝置受限於容器內部前驅物需為固態金屬，若是前驅物無法穩定在固態下，則無法使用。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提
供一種以多支進氣管將多種不同前驅物氣體導入，同時透過控制多支進氣管內溫度，可使氣體分子經擴散混合得以均勻分布，均勻沉積於基材上，如此可用
於大面積晶圓，並使用多種氣體前驅物，亦可同時使用氣體以及氣體前驅物，
可更廣泛應用於製作多種二維材料之晶圓級二維材料沉積裝置。
為達以上之目的，本發明係一種晶圓級二維材料沉積裝置，係包
括：一基座，係內部形成有一混合室的中空體，並於該混合室下方設置一基材載台，用以承載一基材；數支進氣管，係分別設置於該基座上端且與該混合室相連通，用以根據所需產物之需求，於該些進氣管中導入至少一種前驅物氣體，並能以不同順序導入該混合室中進行混和；一溫度控制單元，係設置於該基座之混合室上方，用以對該混合室內該至少一種前驅物氣體進行加熱；數個氣均流盤，係相互平行設置於該基座之混合室中，並位於該混合室及該基材載台之間，各該氣均流盤係設置有數個擴散孔，且各該氣均流盤之擴散孔的孔徑彼此不同，用以將加熱混合的氣體予以均等化，使氣體密度達到均勻擴散之狀態；以及數個加熱元件，係分別對應設置於各該進氣管上，在該至少一種前驅物氣體導入時，提供不同溫度加熱各該進氣管，促使該至少一種前驅物氣體分子快速進入該混合室中，通過該些氣均流盤使氣體流場穩定且氣體分子可均勻下降，以均勻沉積至該基材表面上。
於本發明上述實施例中，該些氣均流盤包括一第一氣均流盤，設
置在遠離該基材載台的一端；以及一第二氣均流盤，設置在靠近該基材載台的一端。
於本發明上述實施例中，遠離該基材載台之第一氣均流盤其所設
置之擴散孔的孔徑相對大於靠近該基材載台之第二氣均流盤其所設置之擴散孔的孔徑。
於本發明上述實施例中，各該氣均流盤之間係具有一間距。
於本發明上述實施例中，各該氣均流盤之該些擴散孔係呈現環形
放射狀分布。
於本發明上述實施例中，該些擴散孔係根據製作之二維材料以及流場之情況而對應調整孔徑大小與分布密度。
於本發明上述實施例中，各該加熱元件係調整各該進氣管之加熱溫度落在600℃~800℃之間。
於本發明上述實施例中，該基材之尺寸係介於4吋~12吋之間。
於本發明上述實施例中，該基座之混合室中係可進一步通過於至少一進氣管內置固體前驅物進行材料沉積。
請參閱『第1圖~第3圖』所示，係分別為本發明之立體示意圖、本發明之立體剖面示意圖、本發明之剖面示意圖。如圖所示：本發明係一種晶圓級二維材料沉積裝置100，係包括一基座1、數支進氣管2、一溫度控制單元3、數個氣均流盤4、5以及數個加熱元件6所構成。
上述所提之基座1係內部形成有一混合室11的中空體，並於該混合室11下方設置一基材載台12，用以承載一基材(圖中未示)。
該些進氣管2係分別設置於該基座1上端且與該混合室11相連通。
該溫度控制單元3設置於該基座1之混合室11上方。
該些氣均流盤4、5係相互平行設置於該基座1之混合室11中，並位於該混合室11及該基材載台12之間。各該氣均流盤4、5之間具有一間距；各該氣均流盤４、５設置有數個擴散孔４１、５１，該些擴散孔
４１、５１係呈現環形放射狀分布，且各該氣均流盤４、５之擴散孔４１、
５１的孔徑彼此不同。於本實施例中，該些氣均流盤４、５包括一大孔徑氣均流盤４，設置在遠離該基材載台１２的一端；以及一小孔徑氣均流盤５，設置在靠近該基材載台１２的一端，並且，遠離該基材載台１２之大孔徑氣均流盤４其所設置之擴散孔４１的孔徑相對大於靠近該基材載台１２之小孔徑氣均流盤５其所設置之擴散孔５１的孔徑。其中，上述擴散孔４１、５１係根據製作之二維材料以及流場之情況而對應調整孔徑大小與分布密度。
該些加熱元件６係分別對應設置於各該進氣管２上。如是，藉由
上述揭露之結構構成一全新之晶圓級二維材料沉積裝置１００。
當運用時，本發明為了製作多樣的二維材料，欲採用多種氣體或
搭配固體材料作為前驅物，故考慮以多支進氣管將不同前驅物導入，又考量氣體受熱影響其擴散速率，同時控制多支進氣管內溫度，使氣體分子得以均勻擴散混合。以下實施例僅舉例以供了解本發明之細節與內涵，但不用於限制本發明之申請專利範圍。
於一具體實施例中，所提晶圓級二維材料沉積裝置１００，用於
製作二維材料，且可用於12吋以上之基材上。本裝置１００內係包括一基座１，該基座１中包含可固定兩個不同孔徑之氣均流盤４、５之結構，內部具有足夠空間使前驅物氣體分子進行混和的混合室１１，且該基座１包含八支進氣管２，並在上方可支撐一溫度控制單元３，於各該進氣管２上方可導入前驅物，各該進氣管２上有加熱元件６安裝於其上，並將所提兩個氣均流盤之大孔徑氣均流盤４及小孔徑氣均流盤５安裝於基座１之混合室１１中。
於該晶圓級二維材料沉積裝置１００進行二維材料之製作過程
中，係根據所需產物之需求，於八支進氣管２中導入一種或多種前驅物氣體，
並能以不同順序導入該混合室１１中進行混和，且各該進氣管２皆搭配有一加熱元件６能夠按照所製作之材料之需求，加熱至不同的溫度，例如調整該些進氣管２之加熱溫度落在600°C～800°C之間，令該一種或多種前驅物氣體分子快速進入該混合室１１中，並由該溫度控制單元３對該混合室１１內氣體進行加熱，可於氣體混合時，給予混合氣體能量使氣體往低濃度區前進，通過該些氣均流盤４、５將加熱混合的氣體予以均等化，使氣體密度達到均勻擴散之狀態，可穩定氣體流場且氣體分子可均勻下降，從而均勻沉積至基材表面上。
本發明所提晶圓級二維材料沉積裝置，包含一基座、數支進氣
管、一溫度控制單元、兩個不同孔徑之氣均流盤、及數個可對應數支進氣管進行加熱之加熱元件，可按照所製作之材料之需求，調整該些進氣管之溫度，並可搭配多種氣體，或是內置固體先驅物進行材料沉積。藉此，本發明以多支進氣管將多種不同前驅物氣體導入，同時透過控制多支進氣管內溫度，可使氣體分子經擴散混合得以均勻分布，均勻沉積於基材上，如此可用於大面積晶圓，並使用多種氣體前驅物，亦可同時使用氣體以及氣體前驅物，可更廣泛應用於製作多種二維材料。
綜上所述，本發明係一種晶圓級二維材料沉積裝置，可有效改善
習用之種種缺點，以多支進氣管將多種不同前驅物氣體導入，同時透過控制多支進氣管內溫度，可使氣體分子經擴散混合得以均勻分布，均勻沉積於基材上，如此可用於大面積晶圓，並使用多種氣體前驅物，亦可同時使用氣體以及氣體前驅物，可更廣泛應用於製作多種二維材料，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定
本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡
單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
１００:晶圓級二維材料沉積裝置
１:基座
１１:混合室
１２:基材載台
２:進氣管
３:溫度控制單元
４:大孔徑氣均流盤
４１:擴散孔
５:小孔徑氣均流盤
５１:擴散孔
６:加熱元件
第1圖，係本發明之立體示意圖。
第2圖，係本發明之立體剖面示意圖。
第3圖，係本發明之剖面示意圖。
100:晶圓級二維材料沉積裝置
1:基座
11:混合室
12:基材載台
2:進氣管
3:溫度控制單元
4:大孔徑氣均流盤
41:擴散孔
5:小孔徑氣均流盤
51:擴散孔
6:加熱元件
Claims (7)
- 一種晶圓級二維材料沉積裝置，係包括：一基座，係內部形成有一混合室的中空體，並於該混合室下方設置一基材載台，用以承載一基材；數支進氣管，係分別設置於該基座上端且與該混合室相連通，用以根據所需產物之需求，於該些進氣管中導入至少一種前驅物氣體，並能以不同順序導入該混合室中進行混和；一溫度控制單元，係設置於該基座之混合室上方，用以對該混合室內該至少一種前驅物氣體進行加熱；數個氣均流盤，係相互平行設置於該基座之混合室中，並位於該混合室及該基材載台之間，各該氣均流盤係設置有數個擴散孔，且各該氣均流盤之擴散孔的孔徑彼此不同，用以將加熱混合的氣體予以均等化，使氣體密度達到均勻擴散之狀態，其中，該些氣均流盤包括一第一氣均流盤，設置在遠離該基材載台的一端；以及一第二氣均流盤，設置在靠近該基材載台的一端，並且，遠離該基材載台之第一氣均流盤其所設置之擴散孔的孔徑相對大於靠近該基材載台之第二氣均流盤其所設置之擴散孔的孔徑；以及數個加熱元件，係分別對應設置於各該進氣管上，在該至少一種前驅物氣體導入時，提供不同溫度加熱各該進氣管，促使該至少一種前驅物氣體分子快速進入該混合室中，通過該些氣均流盤使氣體流場穩定且氣體分子可均勻下降，以均勻沉積至該基材表面上。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其中，各該氣均流盤之間係具有一間距。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其 中，各該氣均流盤之該些擴散孔係呈現環形放射狀分布。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其中，該些擴散孔係根據製作之二維材料以及流場之情況而對應調整其孔徑大小與分布密度。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其中，各該加熱元件係調整各該進氣管之加熱溫度落在600℃~800℃之間。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其中，該基材之尺寸係介於4吋~12吋之間。
- 依申請專利範圍第1項所述之晶圓級二維材料沉積裝置，其中，該基座之混合室中係可進一步通過於至少一進氣管內置固體前驅物進行材料沉積。
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| TW110114745A TWI756117B (zh) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 晶圓級二維材料沉積裝置 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| TW110114745A TWI756117B (zh) | 2021-04-23 | 2021-04-23 | 晶圓級二維材料沉積裝置 |
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|---|---|
| TW (1) | TWI756117B (zh) |
Citations (5)
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2021
- 2021-04-23 TW TW110114745A patent/TWI756117B/zh active
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| TW202242186A (zh) | 2022-11-01 |
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