[发明专利]一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长的方法及装置

权利要求书

1.一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，包括顺序连接的：用于分别可控制的提供氧源、有机金属源和生长辅助气源的可控供气系统；用于进行有机金属气相沉积外延生长的生长反应室；用于对外延生长反应后的尾气进行处理的尾气处理系统，其特征在于，所述生长反应室包括：反应室本体、匀气单元，以及用于承载外延生长衬底的载片单元；所述反应室本体具有封闭的反应腔，所述匀气单元设置在所述反应腔的上端，并与所述可控供气系统连接；所述载片单元设置在反应室内，用于外延生长的衬底承载于其上；反应室的底部与所述尾气处理系统连接。

2.如权利要求1所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述反应室本体为桶形结构，包括：侧壁，封闭于侧壁上端开口处的上法兰盘，以及封闭于侧壁下端开口处的下法兰盘；所述匀气单元设置在上法兰盘上，而所述载片单元设置在下法兰盘上。

3.如权利要求2所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述匀气单元包括三种喷口和两层钢网；三种喷口分别是：与可控供气系统中有机金属源连接的金属源气路喷口，与可控供气系统中氧源连接的氧源气路喷口，与可控供气系统中生长辅助气源连接的辅助气气路喷口；两层钢网分别是上钢网和下钢网，所述上钢网、下钢网与上法兰盘三者之间平行间隔设置；所述辅助气气路喷口贯穿上法兰盘，且延伸至上法兰盘与上钢网之间；所述金属源气路喷口与氧源气路喷口贯穿上法兰盘，且延伸至上钢网之间与下钢网之间。

4.如权利要求3所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述匀气单元还包括三层隔离支架，第一层隔离支架设置在上法兰盘与上钢网之间，第二层隔离支架设置在上钢网和下钢网之间，第三层隔离支架设置在下钢网的下表面。

5.如权利要求3所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述金属源气路喷口、氧源气路喷口、辅助气气路喷口均有多个；所述匀气单元还包括将所述喷口单独个离开的隔离板，所述隔离板设置在上法兰盘内侧。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述载片单元包括：用于承载衬底的载片盘，用于驱动所述载片盘旋转的载片盘驱动机构，以及用于给反应腔加热的加热单元；所述载片盘驱动机构设置在下法兰盘上；所述载片盘与载片盘驱动机构动力连接，在载片盘驱动机构的驱动下旋转；所述加热单元与载片盘平行间隔设置，对载片盘上的衬底均匀加热。

7.如权利要求6所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述载片盘驱动机构包括旋转支撑盘、转轴和转动电机；所述转轴可转动的设置在下法兰盘上，其下端穿出下法兰盘而与所述转动电机动力连接，其上端则与所述旋转支撑盘固定连接，在转动电机的驱动下，带动旋转支撑盘旋转；所述载片盘设置在旋转支撑盘上；所述加热单元包括发热丝和发热丝托盘，发热丝托盘固定设置在转轴上且位于旋转支撑盘下方，成螺旋放大形状分布发热丝固定设置在发热丝托盘上。

8.如权利要求7所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述载片单元还包括密封轴承，所述密封轴承设置在下法兰盘中心位置，所述转轴通过密封轴承可转动的设置在下法兰盘上。

9.如权利要求7所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，其特征在于，所述载片单元还包括热量隔离套，所述热量隔离套设置在加热丝托盘下方。

10.一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)、生长衬底预处理：对预外延生长的衬底，进行化学清洗和炉内高温处理，为后续的外延生长做准备；

S2)、预沉积：将预处理后的衬底，使用权利要求1至9中任意一项所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，在衬底一侧表面沉积一层有机金属；

S3)、成核层生长：使用权利要求1至9中任意一项所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，在预沉积有一层有机金属的衬底上，外延生长出金属氧化物成核层，为后续的外延生长做基础；

S4)、主体层生长：使用权利要求1至9中任意一项所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，在外延生长出金属氧化物成核层的衬底上，进一步生长出一层金属氧化物主体层；

S5)、退火处理：使用权利要求1至9中任意一项所述的一种金属氧化物透明导电薄膜外延生长装置，对生长出金属氧化物主体层的衬底，在保护气氛下，保持温度为400至900摄氏度1至60分钟。