專利名稱：一種原子層沉積設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子器件制造技術領域，具體涉及一種原子層沉積設備。
背景技術：
原子層淀積(ALD)技術正逐漸成為 了微電子器件制造領域的必須。ALD技術于1977年首次由Tuomo Suntola博士發明，他利用ZnC12和H2S來淀積應用于電致發光器件中的硫化鋅薄膜。多年來，原子層淀積技術的應用范圍涉及從液晶顯示面板(LCD panel)到工業涂層等多種領域，目前，該技術正被開拓到先進微電子制造工藝中。ALD相比傳統的MOCVD和PVD等淀積工藝具有先天的優勢。它充分利用表面飽和反應(surface saturation reactions),天生具備厚度控制和高度的穩定性能,對溫度和反應物通量的變化不太敏感。這樣得到的薄膜既具有高純度又具有高密度，既平整又具有高度的保型性，即使對于縱寬比高達100:1的結構也可實現良好的階梯覆蓋。ALD也順應工業界向更低的熱預算發展的趨勢，多數工藝都可以在400攝氏度以下進行，而傳統的化學氣相淀積工藝要在500攝氏度以上完成。如圖1所示，在傳統ALD的設備腔室I中，一般在加熱盤2之上會設有勻熱盤3。這種傳統的ALD設備，其生長薄膜的過程中，由于整個生長的過程趨于使整個體系的能量最低，所以在薄膜生長勢，趨向于球形成核，或者是球冠型成核或者是其他的立體成核方式生長，而并不是二維層狀生長。在傳統的球形成核的過程中，薄膜表面原子團進一步通過相互合并而擴大，而空出的襯底表面又有新的原子團形成。這樣原子團的形成與合并過程不斷進行，直到孤立的小島相互連接成片，只留下一些孤立的孔洞，并逐漸被后來沉積的原子所填充，這樣制備出來的薄膜的表面往往是凹凸不平的，形成三位島狀結構，并且在薄膜內部的缺陷的含量也比二維生長的薄膜多，這對于薄膜的表面的粗糙度，以及薄膜的致密性有著重要的影響，此外薄膜的缺陷對薄膜的電學性能有著重要的影響，這都將極大的限制薄膜的應用范圍。

發明內容
本發明的目的在于提供一種原子層沉積設備，可以實現二維薄膜的生長。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:—種原子層沉積設備，包括腔室和直流電源，所述腔室內設有加熱盤及設置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設有絕緣導熱層，所述絕緣導熱層上設有導電盤，所述導電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。上述方案中，所述導電盤與所述腔室中被加熱的晶圓的尺寸相同。上述方案中，所述直流電源施加的電壓為0-110V。上述方案中，所述絕緣導熱層的材質為氮化鋁陶瓷。上述方案中，所述導電盤的材質是氧化鋁。與現有技術相比，本發明的有益效果是:
本發明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現二維薄膜的生長。


圖1為現有技術中ALD設備腔室的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的ALD設備腔室的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和 特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。本發明要實現利用ALD設備生長二維薄膜，就必須在薄膜表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現二維薄膜的生長。為了實現在ALD腔室中加上直流電壓，本發明實施例提供一種原子層沉積設備，如圖2所示，包括腔室I和直流電源7，腔室I內設有加熱盤2及設置在加熱盤2上的勻熱盤3，勻熱盤3上設有絕緣導熱層4，絕緣導熱層4上設有與被加熱的晶圓尺寸相同的導電盤5，導電盤5通過電線6與直流電源7的正極連接。由于機箱接地，腔室I和機箱連接，故其接地的，可以作為負極。導電盤5與晶圓的尺寸相同，這樣便可以在整個晶圓與腔室I(接地)之間形成一個電容，便于在其上面加上直流電壓。當在直流電源7上施加電壓時，位于襯底層狀結構最上面的導電盤5，與腔室I之間就會形成一定的電場。在薄膜的生長的過程中，可以選擇是否打開直流電源來施加直流電壓。本實施例中，直流電源7所施加的電壓可以在0-110V之間變化，便于對不同的薄膜進行加電的生長。同時也可以在實驗時，實時的調節在薄膜表面所施加的直流電壓。本實施例中，絕緣導熱層4的材質為氮化鋁陶瓷，氮化鋁是原子晶體，最高可穩定到2200°C，導熱性好，熱膨脹系數小，是良好的耐熱沖擊材料。此外氮化鋁還是電絕緣體，介電性能良好，因此氮化鋁可以作為很好的絕緣導熱層材料。本實施例中，導電盤5的材質是氧化鋁，熔點為2050°C，沸點為3000°C，真密度為
3.6g/cm3,此外氧化鋁具有很好的電導率和熱導率，很適合導電盤。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種原子層沉積設備，其特征在于:包括腔室和直流電源，所述腔室內設有加熱盤及設置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設有絕緣導熱層，所述絕緣導熱層上設有導電盤，所述導電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。
2.如權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于:所述導電盤與所述腔室中被加熱的晶圓的尺寸相同。
3.如權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于:所述直流電源施加的電壓為O-1lOVo
4.如權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于:所述絕緣導熱層的材質為氮化鋁陶瓷。
5.如權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于:所述導電盤的材質是氧化鋁。
全文摘要
本發明涉及微電子器件制造技術領域，具體涉及一種原子層沉積設備。所述原子層沉積設備，包括腔室和直流電源，所述腔室內設有加熱盤及設置在所述加熱盤上的勻熱盤，所述勻熱盤上設有絕緣導熱層，所述絕緣導熱層上設有導電盤，所述導電盤通過電線與所述直流電源的正極連接。本發明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流電壓，由于電場的方向與薄膜形成勢的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整個ALD過程中在表面的移動成核，從而實現二維薄膜的生長。
文檔編號C23C16/44GK103103497SQ201210477229
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者董亞斌, 夏洋, 李超波, 張陽 申請人:中國科學院微電子研究所