本實用新型涉及一種化學氣相沉積設備，特別是一種具有空間局域化反應沉積的化學氣相沉積設備。
背景技術：
薄膜生長設備，如何能夠精確到單原子層膜厚控制，并實現(xiàn)大面積均勻快速生長，成本低適合大規(guī)模應用，即量產(chǎn)型精確控制膜厚的設備是目前業(yè)界研究的熱點。
目前來看，普通的化學氣相沉積(CVD)設備如常壓化學氣相沉積(APCVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)等設備的薄膜沉積速率較快，精確控制膜厚比較困難，也很難保證大面積的均勻性，而能夠精確控制膜厚的分子束外延(MBE)和金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)設備則成本極高。
原子層沉積(ALD)設備作為成本較低，并能精確控制膜厚的代表，大致分為傳統(tǒng)時間型與空間反應型。傳統(tǒng)時間型以時間脈沖式往復通入兩種反應氣體，實現(xiàn)單原子層生長，這種方式生長速率極低，主要用于研發(fā)領域，較難做到工業(yè)量產(chǎn)?？臻g反應型的生長速率與襯底相對噴氣口的運動速度相關，可以做成In-Line板式形態(tài)實現(xiàn)工業(yè)量產(chǎn)化。不過在進氣方式上稍顯復雜，兩種反應氣體需要在空間上隔離，并且需要第三種非反應氣體作為隔離氣體做進一步的隔離。例如專利號為CN201510101018.5，名稱為半導體處理設備；專利號為CN20151013771.7，名稱為半導體處理設備；專利號為20151013771.9，名稱為半導體處理設備的三篇專利技術方案公開的空間反應型半導體處理設備包含第一氣體出口、第二氣體出口，第一出氣口輸出第一種反應氣體，第二出氣口輸出第二種反應氣體，設備還包括不與第一氣體出口和第二氣體出口的氣體反應的第三氣體出口，第三出氣口在第一出氣口和第二出氣口之間形成氣墻或者氣簾(相當于交底書中的隔離裝置)，防止兩種反應氣體串擾。上述技術方案中，三種氣體需要在較大面積上實現(xiàn)均勻噴氣，需要比較復雜的設計。
因此，為了克服上述問題，不同于空間反應型原子層沉積設備，本實用新型專利僅對一種反應氣體進行空間隔離設計，第二種反應氣體無需隔離，可任由其擴散，在第一種反應氣體隔離空間內與第一種反應氣體混合反應，且并不需要作為隔離氣體的第三種非反應氣體，實現(xiàn)具有空間局域化反應沉積的化學氣相沉積設備。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種能夠精確控制膜厚，具有空間局域化反應沉積的化學氣相沉積設備。
本實用新型基于的原理：
主要利用不同反應氣體在一定溫度與壓強下反應活性與擴散系數(shù)的差別進行設備設計，隔離裝置在擴散較慢的第一反應氣體周圍，擴散較快且過量的第二反應氣體部分通過隔離裝置后，在第一反應氣體的隔離空間內，與第一反應氣體混合反應，生成物沉積到待處理襯底上；在第一反應氣體的隔離空間外，第二種反應氣體的量遠遠多于第一反應氣體，只能生成氣態(tài)中間產(chǎn)物，并不沉積到待處理襯底上，進而在第一反應氣體周圍實現(xiàn)空間局域化反應沉積。
本實用新型的化學氣相沉積設備包括：
進氣裝置，含第一反應氣體出氣口和第二反應氣體出氣口，第一反應氣體出氣口用于向待處理襯底輸送第一反應氣體；第二反應氣體出氣口，用于向待處理襯底輸送第二反應氣體；第一反應氣體、第二反應氣體根據(jù)待沉積薄膜選擇合適的氣體源，在選取上，通常擴散速度快、成本低的做為第二反應氣體，第一反應氣體和第二反應氣體發(fā)生反應并沉積在待處理襯底上形成所需要的薄膜。
隔離裝置，分布在第一反應氣體出氣口周圍，隔離裝置使得第一反應氣體與第二反應氣體的混合反應在空間上實現(xiàn)局域化；
反應沉積局域化是指第一反應氣體與第二反應氣體的沉積反應被限制隔離裝置所隔離出來的特定空間，在這個特定空間內，第一反應氣體與第二反應氣體混合參與在待處理襯底上的沉積反應，在該特定空間外，第一反應氣體不參與在待處理襯底上的反應。
第一反應氣體出氣口和第二反應氣體出氣口與分布在第一反應氣體出氣口周圍的隔離裝置一起組成最小的周期結構單元，所述化學氣相沉積設備包括一個周期結構單元或一個以上周期結構單元；待處理襯底載具，用于裝載待處理襯底。
驅動裝置，用于驅動所述進氣裝置進氣口與待處理襯底實現(xiàn)相對運動，進而實現(xiàn)空間局域化反應沉積在相對運動方向上的均勻沉積。用于驅動化學氣相沉積設備的周期結構單元(即進氣裝置及分布在第一反應氣體出氣口周圍的隔離裝置)與待處理襯底載具；驅動裝置的作用是使進氣裝置與襯底之間形成相對運動，其中包含三種相對運動的形式，即一、驅動裝置驅動待處理襯底載具，化學氣相沉積設備的周期結構單元保持靜止；二、驅動裝置驅動化學氣相沉積設備的周期結構單元，待處理襯底載具保持靜止；三、驅動裝置驅動化學氣相沉積設備的周期結構單元和待處理襯底載具，化學氣相沉積設備的周期結構單元和待處理襯底載具均運動。隔離裝置包括但不限于分布在一種反應氣體出氣口周圍的抽氣槽，抽氣槽與抽氣管道相通，抽氣槽包括但不限于一組、兩組或者多組抽氣槽組合，抽氣槽抽取第一反應氣體和第二反應氣體，抽氣槽通過抽取上述反應氣體，形成反應的特定空間，抽取的反應氣體沿抽氣管排出化學氣相沉積設備。抽氣槽沿待處理襯底載具與進氣裝置進氣口的相對運動方向開口寬度為為1×10-3m到1×10-1m，抽氣槽開口中心與第一反應氣體出氣口的間距為2×10-3m到2×10-1m，控制抽速將第一反應氣體與第二反應氣體的混合反應限制在抽氣槽所在的局域空間內。
在本實用新型的實施方式中，反應氣體相應的載氣包括但不限于H2、N2、Ar等氣體或上述氣體的混合氣。
在本實用新型的實施方式中，反應氣體出氣口與待處理襯底之間的間距為1×10-4m到2×10-1m，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選間距。
在本實用新型的實施方式中，兩種反應氣體出氣口之間的間距為1×10-3m到1m，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選間距。
在本實用新型的實施方式中，進氣裝置進氣口與待處理襯底相對運動速率為1×10-3m/s到10m/s，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選相對運動速率。
在本實用新型的實施方式中，反應沉積溫度為0℃到2000℃，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選溫度。
在本實用新型的實施方式中，反應處理壓強為1×10-8Pa到1×106Pa，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選壓強。
在本實用新型的實施方式中，反應沉積速率為1×10-11m/s到5×10-8m/s，根據(jù)反應需要適當優(yōu)選沉積速率。
本實用新型的有益效果：
本實用新型只需要通過一種反應氣體隔離裝置的設計，實現(xiàn)空間反應沉積的局域化，通過進氣裝置進氣口與待處理襯底之間相對運動，進而實現(xiàn)空間局域化反應沉積在相對運動方向上的均勻沉積，從而得到了能夠精確控制膜厚，具有空間局域化反應沉積的化學氣相沉積設備。
第一反應氣體與第二反應氣體混合反應的隔離空間內是有反應沉積的“印刷頭”，通過進氣裝置進氣口與待處理襯底實現(xiàn)相對運動，實現(xiàn)局域化反應沉積在相對運動方向上的“印刷式”均勻沉積。本實用新型可以稱之為印刷式化學氣相沉積(Printing CVD)設備，具有極佳大面積均勻性，精確控制生長速率(向下兼容空間式原子層沉積)，高低溫沉積均適合，成本較低，適合工業(yè)量產(chǎn)等特點，可用于太陽能電池、大面積與便攜式平板顯示、柔性顯示、半導體、氣敏傳感器等領域。
附圖說明
圖1是本實用新型化學氣相沉積設備的結構示意圖。
參考數(shù)字的說明：
10 進氣裝置
101 總氣源
102 第一反應氣體出氣口
103 第二反應氣體出氣口
11 隔離裝置
12 待處理襯底載具
13 驅動裝置
具體實施方式
具體實施方式例1
下面結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細地說明，但本實用新型并不限于此。
圖1為根據(jù)本實用新型的具有空間局域化反應沉積，能夠精確控制膜厚化學氣相沉積設備的實施例1的示意圖。如圖1所示，該實施例中進氣裝置10，包括總氣源101，第一反應氣體出氣口102，第二反應氣體出氣口103。
102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于單獨通入金屬化合物，烷基如三甲基鋁、三甲基鎵、三乙基鎵、二乙基鋅、三甲基銦，乙酰丙酮基如乙酰丙酮銅、乙酰丙酮鎂、乙酰丙酮鎳、乙酰丙酮鎘、乙酰丙酮釩，叔丁醇基如叔丁醇鋁、叔丁醇鈦、叔丁醇鎂、叔丁醇鉿、叔丁醇鋯，鹵族如氯化鎵、氯化鋅、三溴化硼、三氯化釕、四氯化鈦、四氯化鋯、四氯化鉿、五氯化鉭、四碘化錫、六氟化鎢，其它如四(乙基甲基胺基)鉿、二醋酸二丁基錫、四異丙醇鈦等等，或者通入上述兩種或兩種以上氣體的混合氣，用于摻雜或者生成多元化合物。
103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于單獨通入甲烷、硅烷、水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧、硫化氫、硒化氫、氨氣、磷化氫、砷化氫等等，或者通入上述兩種或兩種以上氣體的混合氣，用于摻雜或者生成多元化合物。兩種反應氣體相應的載氣包括但不限于H2、N2、Ar等氣體或上述氣體的混合氣。兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-3m到1m，優(yōu)選間距為1×10-2m到5×10-1m。
隔離裝置11在一種反應氣體出氣口102周圍，隔離裝置11實現(xiàn)空間反應沉積局域化，反應沉積局域化是指第一反應氣體與第二反應氣體的沉積反應被限制在這個空間。隔離裝置包括但不限于分布在一種反應氣體出氣口102周圍的抽氣槽，抽氣槽包括但不限于一組、兩組或者多組抽氣槽組合，優(yōu)選抽氣槽沿待處理襯底載具與進氣裝置進氣口的相對運動方向開口寬度為1×10-3m到2×10-2m，優(yōu)選抽氣槽開口中心與第一反應氣體三甲基鋁的出氣口的間距為2×10-3m到1×10-1m，控制抽速將第一反應氣體與第二反應氣體的混合反應限制在抽氣槽所在的局域空間內。
第一反應氣體出氣口102和第二反應氣體出氣口103與分布在第一反應氣體出氣口102周圍的隔離裝置11一起組成最小的周期結構單元，所述化學氣相沉積設備包括一個周期結構單元或一個以上周期結構單元；在相對運動方向上有一個周期結構單元或一個以上所述周期結構單元。
待處理襯底載具12，用于裝載待處理襯底，該載具材質包括但不限于石英、石墨、金屬鋁、不銹鋼等等。待處理襯底載具12與出氣口102和103之間的間距1×10-4m到2×10-1m，優(yōu)選間距2×10-4m到5×10-2m。
驅動裝置13，在本實例中用于驅動所述待處理襯底載具12，實現(xiàn)與進氣裝置進氣口的相對運動，進而實現(xiàn)空間局域化反應沉積在相對運動方向上的均勻沉積。驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-3m/s到10m/s，優(yōu)選運動速率為1×10-3m/s到10m/s。
在本實用新型實施例1中，化學氣相沉積設備在一定生長溫度下，包括0℃到2000℃，根據(jù)沉積薄膜需求優(yōu)選溫度，一定反應處理壓強下，包括1×10-8Pa到1×106Pa，根據(jù)沉積薄膜需求優(yōu)選反應處理壓強。在以上參數(shù)經(jīng)過優(yōu)選后，再優(yōu)選反應氣體進氣量，就得到所需薄膜反應沉積速率為1×10-11m/s到5×10-8m/s，優(yōu)選反應沉積速率為1×10-10m/s到1×10-8m/s。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例2
針對硅基太陽能電池背鈍化領域應用，本實用新型用于在單晶硅或者多晶硅襯底表面沉積Al2O3鈍化薄膜。此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實施例以三甲基鋁為例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
在本實施例中，三甲基鋁與水氣在室溫(25℃)及以上溫度就能發(fā)生反應，考慮到硅基太陽能電池Al2O3薄膜的背鈍化效果，優(yōu)選薄膜沉積溫度為100℃到300℃。優(yōu)選反應處理壓強為1Pa到2×104Pa。
在上述優(yōu)選的溫度與反應處理壓強下，兩種反應氣體從出氣口出來后，氣體沿著出氣口噴射(出氣口內外壓力差相關)，并向其他方向擴散(濃度差相關)，其擴散是動態(tài)過程，符合Fick定律，與氣體流量、氣體流速、管道氣體濃度、出氣口管道壓強、反應處理壓強等因素均有關系。從定性上看，氣體濃度差越大，氣體分子越小，擴散越快。從節(jié)約成本角度出發(fā)，第一反應氣體金屬化合物一般較貴，因而第二反應氣體通常過量使用，其濃度較高。再考慮到第一反應氣體金屬化合物的分子量通常數(shù)倍于第二反應氣體。因而在其它條件基本一致情況下，第二反應氣體的擴散快于第一反應氣體。具體到本實用新型實施例2，水氣的擴散遠遠快于三甲基鋁，二者擴散系數(shù)有數(shù)倍甚至有量級上的差別。因此，在兩種反應氣體在從出氣口出來后，水氣擴散快，而三甲基鋁擴散慢，水氣與三甲基鋁的混合反應主要集中在三甲基鋁出氣口的周邊。
通過在第一反應氣體三甲基鋁的出氣口周圍加上抽氣槽的隔離裝置設計，優(yōu)化抽氣槽沿待處理襯底與進氣裝置進氣口的相對運動方向開口寬度為1×10-3m到2×10-2m，優(yōu)選抽氣槽開口中心與第一反應氣體的出氣口的間距為2×10-3m到1×10-1m，進而優(yōu)化抽氣槽抽速。過量的水氣擴散過來后被部分抽走排出，優(yōu)選待處理襯底載具12與出氣口102和103之間的間距1×10-3m到2×10-2m，使得在抽氣槽布成的隔離空間內，在待處理襯底表面上三甲基鋁與水氣的摩爾濃度比符合化學反應摩爾比，實現(xiàn)待處理襯底表面上三甲基鋁的完全反應。少量未反應完全的三甲基鋁沿著抽氣槽抽氣方向與水氣反應，生成物被抽走排出。極少量的三甲基鋁穿過抽氣槽布成的隔離空間，與過量水氣生成氣態(tài)中間產(chǎn)物同樣被抽走排出。這樣在待處理襯底表面上，只有抽氣槽布成的隔離空間在處理襯底表面上的投射面有反應沉積生成，通過待處理襯底與進氣裝置進氣口的相對運動實現(xiàn)均勻沉積。
驅動裝置13，可選步進式滾輪用于驅動所述待處理襯底載具12，載具可選石墨載板。驅動裝置使待處理襯底載具12的優(yōu)選運動速率為1×10-2m/s到1m/s。
根據(jù)實際Al2O3薄膜鈍化效果需求，優(yōu)選的Al2O3薄膜厚度為2×10-9m到3×10-8m。
在以上參數(shù)優(yōu)選后，根據(jù)設備的設計量產(chǎn)能力，優(yōu)選Al2O3薄膜的沉積速率為1×10-10m/s到1×10-9m/s，進而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例3
針對顯示領域和薄膜太陽能領域的透明導電氧化物薄膜(transparent conductive oxide簡稱TCO)應用，本實用新型用于低溫(不高于250℃)沉積透明導電層薄膜，透明導電薄膜材料包括但不限于二元氧化物如ZnO、In2O3、SnO2，摻雜三元氧化物如氧化鋁鋅(AZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋁錫(ATO)等等。
本實施例以ZnO為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于二乙基鋅和氯化鋅，本實施例以二乙基鋅為例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
在本實施例中，二乙基鋅與水氣在室溫(25℃)及以上溫度就能發(fā)生反應，考慮到ZnO薄膜的導電特性，優(yōu)選薄膜沉積溫度為50℃到250℃，優(yōu)選反應處理壓強為1Pa到5×104Pa。
在上述優(yōu)選的溫度與優(yōu)選反應處理壓強下，水氣的擴散遠遠快于二乙基鋅，二者擴散系數(shù)有數(shù)倍甚至有量級上的差別。因此，在兩種反應氣體在從出氣口出來后，水氣擴散快，而二乙基鋅擴散慢，水氣與二乙基鋅的混合反應主要集中在二乙基鋅出氣口的周邊。
通過在第一反應氣體二乙基鋅的出氣口周圍加上抽氣槽的隔離裝置設計，優(yōu)化抽氣槽沿待處理襯底與進氣裝置進氣口的相對運動方向開口寬度為1×10-3m到2×10-2m，優(yōu)選抽氣槽開口中心與第一反應氣體二乙基鋅的出氣口的間距為2×10-3m到1×10-1m，進而優(yōu)化抽氣槽抽速。過量的水氣擴散過來后被部分抽走排出，優(yōu)選待處理襯底載具12與出氣口102和103之間的間距1×10-3m到2×10-2m，使得在抽氣槽布成的隔離空間內，在待處理襯底表面上二乙基鋅與水氣的摩爾濃度比符合化學反應摩爾比，實現(xiàn)待處理襯底表面上二乙基鋅的完全反應。
驅動裝置13，可選步進式滾輪用于驅動所述待處理襯底載具12，載具可選石墨載板。驅動裝置使待處理襯底載具12的優(yōu)選運動速率為5×10-2m/s到1m/s。
根據(jù)實際ZnO薄膜導電效果需求，優(yōu)選的ZnO薄膜厚度為1×10-8m到1×10-6m。在以上參數(shù)優(yōu)選后，根據(jù)設備的設計量產(chǎn)能力，優(yōu)選ZnO薄膜的沉積速率為2×10-9m/s到1×10-8m/s，進而優(yōu)選水氣與二乙基鋅的源用量。
為降低電阻率，可以選用摻雜多元氧化物導電薄膜。以AZO為例，僅需將第一反應氣體換為二乙基鋅與三甲基鋁的混合氣，通過控制二乙基鋅與三甲基鋁的源用量比，調整AZO薄膜中鋁的摻雜量，優(yōu)選鋁的摻雜摩爾百分比為1％到10％。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例4
針對柔性顯示領域或者大面積與便攜式平板顯示領域的薄膜晶體管(Thin-film transistor，簡稱TFT)應用，本實用新型用于沉積薄膜絕緣柵介質層，柵介質薄膜材料包括但不限于Al2O3、HfO2、ZrO2、Ta2O5等等。
本實施例以Al2O3為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實施例以三甲基鋁為例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
本實施例Al2O3作為TFT絕緣柵介質層厚度優(yōu)選在1×10-8m到5×10-7m，與作為鈍化層的實施例2相比厚度增加。從工業(yè)量產(chǎn)角度出發(fā)，設備設計上需要更高的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為2×10-9m/s到1×10-8m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為5×10-2m/s到1m/s，進而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。
上述實施例僅用體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行于具的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例5
針對柔性顯示領域或者大面積與便攜式平板顯示領域的薄膜晶體管(TFT)應用，本實用新型用于在薄膜介質層上沉積半導體薄膜溝道層(channel layer)，溝道層薄膜材料包括但不限于二元化合物如ZnO、In2O3、SnO2，摻雜多元化合物如氧化鋁鋅(AZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋁錫(ATO)、摻鈦氧化鋅(ZnO:Ti)、摻氧氮化鋅(ZnN:O)、非晶氧化銦鎵鋅(a-IGZO)、非晶氧化鋁鎵鋅(a-AGZO)、非晶氧化銦錫鋅(a-ATZO)，兩層復合結構如IZO/IGZO、ITO/IGZO、AZO/IGZO，多層周期復合結構如ZnO/AZO超晶格、ZnO/Al2O3超晶格等等。
本實施例以ZnO為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于二乙基鋅和氯化鋅，本實施例以二乙基鋅舉例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
本實施例ZnO作為TFT溝道層厚度優(yōu)選在1×10-8m到1×10-7m，與作為TCO的實施例3相比厚度減少。設備設計上需要匹配合適的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為5×10-10m/s到2×10-9m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-2m/s到1m/s，進而優(yōu)選水氣與二乙基鋅的源用量。
綜合本實用新型實施例3、例4和例5，可以實現(xiàn)自下而上絕緣柵介質層、溝道層、透明導電層全部In-line式的量產(chǎn)設備線(bottom to up all in-line)，這有助于增加產(chǎn)能、降低成本、提高良率等，對顯示行業(yè)具有重要意義。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例6
針對半導體領域MOSFET的high-k絕緣柵介質應用，本實用新型用于沉積high-k薄膜介質層，柵介質薄膜材料包括但不限于Al2O3、HfO2、ZrO2、Ta2O5等等。
本實施例以Al2O3為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實施例以三甲基鋁為例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
本實施例Al2O3作為high-k絕緣柵介質，優(yōu)選厚度為2×10-9m到3×10-8m。與實施例2相近。但是不同的是，所需反應沉積溫度高于實施例2，優(yōu)選反應沉積溫度為為200℃到400℃，優(yōu)選反應處理壓強為1Pa到2×104Pa。設備設計上需要匹配合適的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為5×10-10m/s到2×10-9m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-2m/s到1m/s，進而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例7
針對半導體非揮發(fā)式存儲器領域中阻變式隨機存儲器(resistiverandom access memory，簡稱RRAM)應用，本實用新型用于沉積金屬氧化物可變電阻薄膜層，包括但不限于金屬/金屬氧化物/金屬(M/MO/M)夾層結構中間的ZnO、NiO、HfO2、ZnMgO、ZnO:Cu、ZnO:Ti、ZTO，復合結構如ZnMgO/ZnO、ZrO2/ZnO、Al2O3/HfO2、Al2O3/HfO2/Al2O3等等；或者將金屬電極換為TCO材料，沉積透明可變電阻存儲器TCO/MO/TCO結構中的TCO薄膜及中間金屬氧化物薄膜，如ITO/ZnO/ITO、AZO/ZnO/ITO、ITO/HfO2/ITO、ITO/IGZO/ITO等等。
本實施例以夾層結構中間的金屬氧化物HfO2為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于叔丁醇鉿、四氯化鉿、四(乙基甲基胺基)鉿等等，本實施例以四(乙基甲基胺基)鉿為例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以水氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
本實施例HfO2作為阻變式隨機存儲器中間氧化物夾層厚度優(yōu)選在1×10-9m到1×10-8m，所需厚度極薄。設備設計上需要匹配合適的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為2×10-10m/s到1×10-9m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-2m/s到1×10-1m/s，進而優(yōu)選水氣與四(乙基甲基胺基)鉿的源用量。
相應的，沉積Al2O3/HfO2、Al2O3/HfO2/Al2O3等復合結構氧化層時，只需按優(yōu)選厚度確定沉積時間先后通入三甲基鋁與四(乙基甲基胺基)鉿即可。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例8
針對金屬相導電電極領域應用，本實用新型用于在襯底沉積金屬相導電電極薄膜，包括但不限于TiN、TaN、HfN、RuO2等等。本實施例以TiN薄膜電極為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于四氯化鈦、叔丁醇鈦、四異丙醇鈦等等，本實施例以四氯化鈦舉例。103是第二反應氣體出氣口，本實施例以氨氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
在本實施例中，四氯化鈦與氨氣需要較高溫度才能發(fā)生反應，考慮電極電阻率，優(yōu)選薄膜沉積溫度為300℃到600℃，優(yōu)選反應處理壓強為1Pa到2×104Pa。
本實施例TiN作為導電電極厚度優(yōu)選在1×10-9m到5×10-8m，設備設計上需要匹配合適的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為1×10-10m/s到1×10-9m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-2m/s到2×10-1m/s，進而優(yōu)選氨氣與四氯化鈦的源用量。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。
具體實施方式例9
針對氣敏傳感器領域應用，本實用新型用于沉積氣敏薄膜層，如ZnO、WO3、SnO2、TiO2、In2O3、V2O5等等，用于有毒氣體和可燃氣體的探測。
本實施例SnO2為例，此時圖1的102是第一反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于四氯化錫、四碘化錫、二醋酸二丁基錫等等，本實施例以四碘化錫舉例。103是第二反應氣體出氣口，該反應氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實施例以氧氣為例。優(yōu)選兩個反應氣體出氣口之間的間距為1×10-2m到5×10-1m。
在本實施例中，四碘化錫與氧氣需要較高溫度才能發(fā)生反應，考慮氣敏效果，優(yōu)選薄膜沉積溫度為300℃到600℃，優(yōu)選反應處理壓強為1Pa到2×104Pa。
本實施例SnO2作為氣敏傳感薄膜厚度優(yōu)選在2×10-9m到1×10-7m，設備設計上需要匹配合適的單位時間產(chǎn)出量，針對此目的，優(yōu)選反應沉積速率為2×10-10m/s到1×10-9m/s，優(yōu)選驅動裝置使待處理襯底載具12的運動速率為1×10-2m/s到2×10-1m/s，進而優(yōu)選氧氣與四碘化錫的源用量。
上述實施例僅用于具體說明本實用新型，不應看作為對本實用新型的限制。任何不脫離本實用新型宗旨所進行的各種修改和變動，均應在本實用新型的保護范圍內。