本發(fā)明涉及一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，特別是一種具有空間局域化反應(yīng)沉積的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

背景技術(shù)：

薄膜生長(zhǎng)設(shè)備，如何能夠精確到單原子層膜厚控制，并實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速生長(zhǎng)，成本低適合大規(guī)模應(yīng)用，即量產(chǎn)型精確控制膜厚的設(shè)備是目前業(yè)界研究的熱點(diǎn)。

目前來(lái)看，普通的化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備如常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)等設(shè)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(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備則成本極高。

原子層沉積(ALD)設(shè)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(shí)間型與空間反應(yīng)型。傳統(tǒng)時(shí)間型以時(shí)間脈沖式往復(fù)通入兩種反應(yīng)氣體，實(shí)現(xiàn)單原子層生長(zhǎng)，這種方式生長(zhǎng)速率極低，主要用于研發(fā)領(lǐng)域，較難做到工業(yè)量產(chǎn)?？臻g反應(yīng)型的生長(zhǎng)速率與襯底相對(duì)噴氣口的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)，可以做成In-Line板式形態(tài)實(shí)現(xiàn)工業(yè)量產(chǎn)化。不過(guò)在進(jìn)氣方式上稍顯復(fù)雜，兩種反應(yīng)氣體需要在空間上隔離，并且需要第三種非反應(yīng)氣體作為隔離氣體做進(jìn)一步的隔離。例如專利號(hào)為CN201510101018.5，名稱為半導(dǎo)體處理設(shè)備；專利號(hào)為CN20151013771.7，名稱為半導(dǎo)體處理設(shè)備；專利號(hào)為20151013771.9，名稱為半導(dǎo)體處理設(shè)備的三篇專利技術(shù)方案公開(kāi)的空間反應(yīng)型半導(dǎo)體處理設(shè)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(yīng)氣體，第二出氣口輸出第二種反應(yīng)氣體，設(shè)備還包括不與第一氣體出口和第二氣體出口的氣體反應(yīng)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(dāng)于交底書(shū)中的隔離裝置)，防止兩種反應(yīng)氣體串?dāng)_。上述技術(shù)方案中，三種氣體需要在較大面積上實(shí)現(xiàn)均勻噴氣，需要比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

因此，為了克服上述問(wèn)題，不同于空間反應(yīng)型原子層沉積設(shè)備，本發(fā)明專利僅對(duì)一種反應(yīng)氣體進(jìn)行空間隔離設(shè)計(jì)，第二種反應(yīng)氣體無(wú)需隔離，可任由其擴(kuò)散，在第一種反應(yīng)氣體隔離空間內(nèi)與第一種反應(yīng)氣體混合反應(yīng)，且并不需要作為隔離氣體的第三種非反應(yīng)氣體，實(shí)現(xiàn)具有空間局域化反應(yīng)沉積的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明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(yīng)沉積的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

本發(fā)明基于的原理：

主要利用不同反應(yīng)氣體在一定溫度與壓強(qiáng)下反應(yīng)活性與擴(kuò)散系數(shù)的差別進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，隔離裝置在擴(kuò)散較慢的第一反應(yīng)氣體周圍，擴(kuò)散較快且過(guò)量的第二反應(yīng)氣體部分通過(guò)隔離裝置后，在第一反應(yīng)氣體的隔離空間內(nèi)，與第一反應(yīng)氣體混合反應(yīng)，生成物沉積到待處理襯底上；在第一反應(yīng)氣體的隔離空間外，第二種反應(yīng)氣體的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于第一反應(yīng)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(jìn)而在第一反應(yīng)氣體周圍實(shí)現(xiàn)空間局域化反應(yīng)沉積。

本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括：

進(jìn)氣裝置，含第一反應(yīng)氣體出氣口和第二反應(yīng)氣體出氣口，第一反應(yīng)氣體出氣口用于向待處理襯底輸送第一反應(yīng)氣體；第二反應(yīng)氣體出氣口，用于向待處理襯底輸送第二反應(yīng)氣體；第一反應(yīng)氣體、第二反應(yīng)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(kuò)散速度快、成本低的做為第二反應(yīng)氣體，第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)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(yīng)氣體出氣口周圍，隔離裝置使得第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的混合反應(yīng)在空間上實(shí)現(xiàn)局域化；

反應(yīng)沉積局域化是指第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的沉積反應(yīng)被限制隔離裝置所隔離出來(lái)的特定空間，在這個(gè)特定空間內(nèi)，第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體混合參與在待處理襯底上的沉積反應(yīng)，在該特定空間外，第一反應(yīng)氣體不參與在待處理襯底上的反應(yīng)。

第一反應(yīng)氣體出氣口和第二反應(yīng)氣體出氣口與分布在第一反應(yīng)氣體出氣口周圍的隔離裝置一起組成最小的周期結(jié)構(gòu)單元，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括一個(gè)周期結(jié)構(gòu)單元或一個(gè)以上周期結(jié)構(gòu)單元；待處理襯底載具，用于裝載待處理襯底。

驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口與待處理襯底實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間局域化反應(yīng)沉積在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的均勻沉積。用于驅(qū)動(dòng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的周期結(jié)構(gòu)單元(即進(jìn)氣裝置及分布在第一反應(yīng)氣體出氣口周圍的隔離裝置)與待處理襯底載具；驅(qū)動(dòng)裝置的作用是使進(jìn)氣裝置與襯底之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中包含三種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式，即一、驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)待處理襯底載具，化學(xué)氣相沉積設(shè)備的周期結(jié)構(gòu)單元保持靜止；二、驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的周期結(jié)構(gòu)單元，待處理襯底載具保持靜止；三、驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的周期結(jié)構(gòu)單元和待處理襯底載具，化學(xué)氣相沉積設(shè)備的周期結(jié)構(gòu)單元和待處理襯底載具均運(yùn)動(dòng)。隔離裝置包括但不限于分布在一種反應(yīng)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(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體，抽氣槽通過(guò)抽取上述反應(yīng)氣體，形成反應(yīng)的特定空間，抽取的反應(yīng)氣體沿抽氣管排出化學(xué)氣相沉積設(shè)備。抽氣槽沿待處理襯底載具與進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)口寬度為為1×10^-3m到1×10^-1m，抽氣槽開(kāi)口中心與第一反應(yīng)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(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的混合反應(yīng)限制在抽氣槽所在的局域空間內(nèi)。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反應(yīng)氣體相應(yīng)的載氣包括但不限于H₂、N₂、Ar等氣體或上述氣體的混合氣。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反應(yīng)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(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選間距。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，兩種反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-3m到1m，根據(jù)反應(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選間距。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口與待處理襯底相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-3m/s到10m/s，根據(jù)反應(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反應(yīng)沉積溫度為0℃到2000℃，根據(jù)反應(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選溫度。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反應(yīng)處理壓強(qiáng)為1×10^-8Pa到1×10⁶Pa，根據(jù)反應(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選壓強(qiáng)。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反應(yīng)沉積速率為1×10^-11m/s到5×10^-8m/s，根據(jù)反應(yīng)需要適當(dāng)優(yōu)選沉積速率。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明只需要通過(guò)一種反應(yīng)氣體隔離裝置的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)空間反應(yīng)沉積的局域化，通過(guò)進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口與待處理襯底之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間局域化反應(yīng)沉積在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yīng)沉積的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體混合反應(yīng)的隔離空間內(nèi)是有反應(yīng)沉積的“印刷頭”，通過(guò)進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口與待處理襯底實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)局域化反應(yīng)沉積在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的“印刷式”均勻沉積。本發(fā)明可以稱之為印刷式化學(xué)氣相沉積(Printing CVD)設(shè)備，具有極佳大面積均勻性，精確控制生長(zhǎng)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(diǎn)，可用于太陽(yáng)能電池、大面積與便攜式平板顯示、柔性顯示、半導(dǎo)體、氣敏傳感器等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

參考數(shù)字的說(shuō)明：

10 進(jìn)氣裝置

101 總氣源

102 第一反應(yīng)氣體出氣口

103 第二反應(yīng)氣體出氣口

11 隔離裝置

12 待處理襯底載具

13 驅(qū)動(dòng)裝置

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式例1

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的具有空間局域化反應(yīng)沉積，能夠精確控制膜厚化學(xué)氣相沉積設(shè)備的實(shí)施例1的示意圖。如圖1所示，該實(shí)施例中進(jìn)氣裝置10，包括總氣源101，第一反應(yīng)氣體出氣口102，第二反應(yīng)氣體出氣口103。

102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于單獨(dú)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(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于單獨(dú)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(yīng)氣體相應(yīng)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(gè)反應(yīng)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(yīng)氣體出氣口102周圍，隔離裝置11實(shí)現(xiàn)空間反應(yīng)沉積局域化，反應(yīng)沉積局域化是指第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的沉積反應(yīng)被限制在這個(gè)空間。隔離裝置包括但不限于分布在一種反應(yīng)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(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)口寬度為1×10^-3m到2×10^-2m，優(yōu)選抽氣槽開(kāi)口中心與第一反應(yīng)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(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的混合反應(yīng)限制在抽氣槽所在的局域空間內(nèi)。

第一反應(yīng)氣體出氣口102和第二反應(yīng)氣體出氣口103與分布在第一反應(yīng)氣體出氣口102周圍的隔離裝置11一起組成最小的周期結(jié)構(gòu)單元，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括一個(gè)周期結(jié)構(gòu)單元或一個(gè)以上周期結(jié)構(gòu)單元；在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上有一個(gè)周期結(jié)構(gòu)單元或一個(gè)以上所述周期結(jié)構(gòu)單元。

待處理襯底載具12，用于裝載待處理襯底，該載具材質(zhì)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(qū)動(dòng)裝置13，在本實(shí)例中用于驅(qū)動(dòng)所述待處理襯底載具12，實(shí)現(xiàn)與進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空間局域化反應(yīng)沉積在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的均勻沉積。驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-3m/s到10m/s，優(yōu)選運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-3m/s到10m/s。

在本發(fā)明實(shí)施例1中，化學(xué)氣相沉積設(shè)備在一定生長(zhǎng)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(yīng)處理壓強(qiáng)下，包括1×10^-8Pa到1×10⁶Pa，根據(jù)沉積薄膜需求優(yōu)選反應(yīng)處理壓強(qiáng)。在以上參數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)選后，再優(yōu)選反應(yīng)氣體進(jìn)氣量，就得到所需薄膜反應(yīng)沉積速率為1×10^-11m/s到5×10^-8m/s，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為1×10^-10m/s到1×10^-8m/s。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例2

針對(duì)硅基太陽(yáng)能電池背鈍化領(lǐng)域應(yīng)用，本發(fā)明用于在單晶硅或者多晶硅襯底表面沉積Al₂O₃鈍化薄膜。此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實(shí)施例以三甲基鋁為例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

在本實(shí)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(yīng)，考慮到硅基太陽(yáng)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(yīng)處理壓強(qiáng)為1Pa到2×10⁴Pa。

在上述優(yōu)選的溫度與反應(yīng)處理壓強(qiáng)下，兩種反應(yīng)氣體從出氣口出來(lái)后，氣體沿著出氣口噴射(出氣口內(nèi)外壓力差相關(guān))，并向其他方向擴(kuò)散(濃度差相關(guān))，其擴(kuò)散是動(dòng)態(tài)過(guò)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(qiáng)、反應(yīng)處理壓強(qiáng)等因素均有關(guān)系。從定性上看，氣體濃度差越大，氣體分子越小，擴(kuò)散越快。從節(jié)約成本角度出發(fā)，第一反應(yīng)氣體金屬化合物一般較貴，因而第二反應(yīng)氣體通常過(guò)量使用，其濃度較高。再考慮到第一反應(yīng)氣體金屬化合物的分子量通常數(shù)倍于第二反應(yīng)氣體。因而在其它條件基本一致情況下，第二反應(yīng)氣體的擴(kuò)散快于第一反應(yīng)氣體。具體到本發(fā)明實(shí)施例2，水氣的擴(kuò)散遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于三甲基鋁，二者擴(kuò)散系數(shù)有數(shù)倍甚至有量級(jí)上的差別。因此，在兩種反應(yīng)氣體在從出氣口出來(lái)后，水氣擴(kuò)散快，而三甲基鋁擴(kuò)散慢，水氣與三甲基鋁的混合反應(yīng)主要集中在三甲基鋁出氣口的周邊。

通過(guò)在第一反應(yīng)氣體三甲基鋁的出氣口周圍加上抽氣槽的隔離裝置設(shè)計(jì)，優(yōu)化抽氣槽沿待處理襯底與進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)口寬度為1×10^-3m到2×10^-2m，優(yōu)選抽氣槽開(kāi)口中心與第一反應(yīng)氣體的出氣口的間距為2×10^-3m到1×10^-1m，進(jìn)而優(yōu)化抽氣槽抽速。過(guò)量的水氣擴(kuò)散過(guò)來(lái)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(nèi)，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(xué)反應(yīng)摩爾比，實(shí)現(xiàn)待處理襯底表面上三甲基鋁的完全反應(yīng)。少量未反應(yīng)完全的三甲基鋁沿著抽氣槽抽氣方向與水氣反應(yīng)，生成物被抽走排出。極少量的三甲基鋁穿過(guò)抽氣槽布成的隔離空間，與過(guò)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(yīng)沉積生成，通過(guò)待處理襯底與進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻沉積。

驅(qū)動(dòng)裝置13，可選步進(jìn)式滾輪用于驅(qū)動(dòng)所述待處理襯底載具12，載具可選石墨載板。驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的優(yōu)選運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到1m/s。

根據(jù)實(shí)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(shè)備的設(shè)計(jì)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(jìn)而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例3

針對(duì)顯示領(lǐng)域和薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域的透明導(dǎo)電氧化物薄膜(transparent conductive oxide簡(jiǎn)稱TCO)應(yīng)用，本發(fā)明用于低溫(不高于250℃)沉積透明導(dǎo)電層薄膜，透明導(dǎo)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(shí)施例以ZnO為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于二乙基鋅和氯化鋅，本實(shí)施例以二乙基鋅為例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

在本實(shí)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(yīng)，考慮到ZnO薄膜的導(dǎo)電特性，優(yōu)選薄膜沉積溫度為50℃到250℃，優(yōu)選反應(yīng)處理壓強(qiáng)為1Pa到5×10⁴Pa。

在上述優(yōu)選的溫度與優(yōu)選反應(yīng)處理壓強(qiáng)下，水氣的擴(kuò)散遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于二乙基鋅，二者擴(kuò)散系數(shù)有數(shù)倍甚至有量級(jí)上的差別。因此，在兩種反應(yīng)氣體在從出氣口出來(lái)后，水氣擴(kuò)散快，而二乙基鋅擴(kuò)散慢，水氣與二乙基鋅的混合反應(yīng)主要集中在二乙基鋅出氣口的周邊。

通過(guò)在第一反應(yīng)氣體二乙基鋅的出氣口周圍加上抽氣槽的隔離裝置設(shè)計(jì)，優(yōu)化抽氣槽沿待處理襯底與進(jìn)氣裝置進(jìn)氣口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開(kāi)口寬度為1×10^-3m到2×10^-2m，優(yōu)選抽氣槽開(kāi)口中心與第一反應(yīng)氣體二乙基鋅的出氣口的間距為2×10^-3m到1×10^-1m，進(jìn)而優(yōu)化抽氣槽抽速。過(guò)量的水氣擴(kuò)散過(guò)來(lái)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(nèi)，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(xué)反應(yīng)摩爾比，實(shí)現(xiàn)待處理襯底表面上二乙基鋅的完全反應(yīng)。

驅(qū)動(dòng)裝置13，可選步進(jìn)式滾輪用于驅(qū)動(dòng)所述待處理襯底載具12，載具可選石墨載板。驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的優(yōu)選運(yùn)動(dòng)速率為5×10^-2m/s到1m/s。

根據(jù)實(shí)際ZnO薄膜導(dǎo)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(shè)備的設(shè)計(jì)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(jìn)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(dǎo)電薄膜。以AZO為例，僅需將第一反應(yīng)氣體換為二乙基鋅與三甲基鋁的混合氣，通過(guò)控制二乙基鋅與三甲基鋁的源用量比，調(diào)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(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例4

針對(duì)柔性顯示領(lǐng)域或者大面積與便攜式平板顯示領(lǐng)域的薄膜晶體管(Thin-film transistor，簡(jiǎn)稱TFT)應(yīng)用，本發(fā)明用于沉積薄膜絕緣柵介質(zhì)層，柵介質(zhì)薄膜材料包括但不限于Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅等等。

本實(shí)施例以Al₂O₃為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實(shí)施例以三甲基鋁為例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

本實(shí)施例Al₂O₃作為TFT絕緣柵介質(zhì)層厚度優(yōu)選在1×10^-8m到5×10^-7m，與作為鈍化層的實(shí)施例2相比厚度增加。從工業(yè)量產(chǎn)角度出發(fā)，設(shè)備設(shè)計(jì)上需要更高的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為2×10^-9m/s到1×10^-8m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為5×10^-2m/s到1m/s，進(jìn)而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。

上述實(shí)施例僅用體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行于具的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例5

針對(duì)柔性顯示領(lǐng)域或者大面積與便攜式平板顯示領(lǐng)域的薄膜晶體管(TFT)應(yīng)用，本發(fā)明用于在薄膜介質(zhì)層上沉積半導(dǎo)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(fù)合結(jié)構(gòu)如IZO/IGZO、ITO/IGZO、AZO/IGZO，多層周期復(fù)合結(jié)構(gòu)如ZnO/AZO超晶格、ZnO/Al₂O₃超晶格等等。

本實(shí)施例以ZnO為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于二乙基鋅和氯化鋅，本實(shí)施例以二乙基鋅舉例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

本實(shí)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(shí)施例3相比厚度減少。設(shè)備設(shè)計(jì)上需要匹配合適的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為5×10^-10m/s到2×10^-9m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到1m/s，進(jìn)而優(yōu)選水氣與二乙基鋅的源用量。

綜合本發(fā)明實(shí)施例3、例4和例5，可以實(shí)現(xiàn)自下而上絕緣柵介質(zhì)層、溝道層、透明導(dǎo)電層全部In-line式的量產(chǎn)設(shè)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(duì)顯示行業(yè)具有重要意義。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例6

針對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域MOSFET的high-k絕緣柵介質(zhì)應(yīng)用，本發(fā)明用于沉積high-k薄膜介質(zhì)層，柵介質(zhì)薄膜材料包括但不限于Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅等等。

本實(shí)施例以Al₂O₃為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于三甲基鋁、三乙基鋁、叔丁醇鋁等等，本實(shí)施例以三甲基鋁為例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

本實(shí)施例Al₂O₃作為high-k絕緣柵介質(zhì)，優(yōu)選厚度為2×10^-9m到3×10^-8m。與實(shí)施例2相近。但是不同的是，所需反應(yīng)沉積溫度高于實(shí)施例2，優(yōu)選反應(yīng)沉積溫度為為200℃到400℃，優(yōu)選反應(yīng)處理壓強(qiáng)為1Pa到2×10⁴Pa。設(shè)備設(shè)計(jì)上需要匹配合適的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為5×10^-10m/s到2×10^-9m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到1m/s，進(jìn)而優(yōu)選水氣與三甲基鋁的源用量。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例7

針對(duì)半導(dǎo)體非揮發(fā)式存儲(chǔ)器領(lǐng)域中阻變式隨機(jī)存儲(chǔ)器(resistiverandom access memory，簡(jiǎn)稱RRAM)應(yīng)用，本發(fā)明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(jié)構(gòu)中間的ZnO、NiO、HfO₂、ZnMgO、ZnO:Cu、ZnO:Ti、ZTO，復(fù)合結(jié)構(gòu)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(chǔ)器TCO/MO/TCO結(jié)構(gòu)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(shí)施例以?shī)A層結(jié)構(gòu)中間的金屬氧化物HfO₂為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)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(shí)施例以四(乙基甲基胺基)鉿為例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以水氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

本實(shí)施例HfO₂作為阻變式隨機(jī)存儲(chǔ)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(shè)備設(shè)計(jì)上需要匹配合適的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為2×10^-10m/s到1×10^-9m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到1×10^-1m/s，進(jìn)而優(yōu)選水氣與四(乙基甲基胺基)鉿的源用量。

相應(yīng)的，沉積Al₂O₃/HfO₂、Al₂O₃/HfO₂/Al₂O₃等復(fù)合結(jié)構(gòu)氧化層時(shí)，只需按優(yōu)選厚度確定沉積時(shí)間先后通入三甲基鋁與四(乙基甲基胺基)鉿即可。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例8

針對(duì)金屬相導(dǎo)電電極領(lǐng)域應(yīng)用，本發(fā)明用于在襯底沉積金屬相導(dǎo)電電極薄膜，包括但不限于TiN、TaN、HfN、RuO₂等等。本實(shí)施例以TiN薄膜電極為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)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(shí)施例以四氯化鈦舉例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，本實(shí)施例以氨氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

在本實(shí)施例中，四氯化鈦與氨氣需要較高溫度才能發(fā)生反應(yīng)，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(yīng)處理壓強(qiáng)為1Pa到2×10⁴Pa。

本實(shí)施例TiN作為導(dǎo)電電極厚度優(yōu)選在1×10^-9m到5×10^-8m，設(shè)備設(shè)計(jì)上需要匹配合適的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為1×10^-10m/s到1×10^-9m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到2×10^-1m/s，進(jìn)而優(yōu)選氨氣與四氯化鈦的源用量。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實(shí)施方式例9

針對(duì)氣敏傳感器領(lǐng)域應(yīng)用，本發(fā)明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?xì)怏w的探測(cè)。

本實(shí)施例SnO₂為例，此時(shí)圖1的102是第一反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)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(shí)施例以四碘化錫舉例。103是第二反應(yīng)氣體出氣口，該反應(yīng)氣體包括但不限于水氣、一氧化二氮、氧氣、臭氧等等，本實(shí)施例以氧氣為例。優(yōu)選兩個(gè)反應(yīng)氣體出氣口之間的間距為1×10^-2m到5×10^-1m。

在本實(shí)施例中，四碘化錫與氧氣需要較高溫度才能發(fā)生反應(yīng)，考慮氣敏效果，優(yōu)選薄膜沉積溫度為300℃到600℃，優(yōu)選反應(yīng)處理壓強(qiáng)為1Pa到2×10⁴Pa。

本實(shí)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(shè)備設(shè)計(jì)上需要匹配合適的單位時(shí)間產(chǎn)出量，針對(duì)此目的，優(yōu)選反應(yīng)沉積速率為2×10^-10m/s到1×10^-9m/s，優(yōu)選驅(qū)動(dòng)裝置使待處理襯底載具12的運(yùn)動(dòng)速率為1×10^-2m/s到2×10^-1m/s，進(jìn)而優(yōu)選氧氣與四碘化錫的源用量。

上述實(shí)施例僅用于具體說(shuō)明本發(fā)明，不應(yīng)看作為對(duì)本發(fā)明的限制。任何不脫離本發(fā)明宗旨所進(jìn)行的各種修改和變動(dòng)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。