[发明专利]一种低压热壁密集装片原子层淀积设备和工艺

权利要求书

1.一种低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于包括脉冲气源(101)、陪片(102)、衬底片(103)、反应管(105)、加热炉组(106)和衬底片密集支架(107)，所述反应管(105)位于加热炉组(106)内，反应管(105)采用热壁加热低压的反应炉管，加热炉组(106)为环形结构，可以是一段或多段控温以达到合理的温度分布；位于反应管(105)内的衬底片(103)采用密集装片的方式布置，各衬底片(103)平面相互平行放置于衬底片密集支架(107)上，相邻衬底片(103)之间的间隔为1-30毫米，各衬底片(103)的平面方向和反应气流的方向基本保持垂直；反应管(105)靠近气流入口处以及最远离气流入口处设有陪片(102)，所述陪片(102)位于衬底片密集支架(107)上；反应管(105)内壁和衬底片(103)的四周设有2-40毫米宽度的气体通道(104)；反应管(105)一端为脉冲气源(101)的入口端，所述脉冲气源(101)入口端连接阀门；所述脉冲气源采用组合气体，通过依次打开不同的阀门，使组合气体以交替脉冲的方式进入反应管中。

2.根据权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于所述加热炉组(106)连接电源。

3.根据权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于所述反应管(105)另一端连接抽气系统。

4.根据权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于所述反应管(105)的材质是用石英、玻璃、陶瓷、碳化硅或金属。

5.根据权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于所述每个衬底片密集支架(107)上的衬底片(103)的数量为3-500片。

6.根据权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备，其特征在于反应气体在低压中密集装片的反应管中流动时形成气流的涡流模式，以此来达到密集装片的衬底表面有均匀的气体环境。

7.一种如权利要求1所述的低压热壁密集装片原子层淀积设备的操作工艺，其特征在于具体步骤如下：

(1)开启加热炉组的电源，使加热炉组的一段或多段达到所要求的温度分布；

(2)在衬底片密集支架上安装需要淀积薄膜的衬底片，在衬底片密集支架的两端可安装非生产用的陪片；

(3)把装好衬底片的衬底片密集支架放入反应管中，反应管和加热炉组可以是水平方向或垂直于地面的直立方向； 

(4)关闭好反应管的炉门，连接真空泵的抽气系统，使反应管内的压强降低，通过依次打开不同的阀门，使组合气体以交替脉冲的方式进入反应管中，若需要淀积的薄膜是由AB两种原子组成，或是由A和B两种气体反应生成，反应气体依次是A种成分气体、惰性气体、B种成分气体、惰性气体，四步一个循环来实现A和B的原子层淀积，或A和B两种成分反应的原子层淀积，其中每一步都必须使垂直于气流密集装片的多量衬底片得到均匀的淀积覆盖；

 (5)完成一定循环次数的原子层淀积后取出衬底片密集支架上的衬底片，结束一次工艺流程。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于所述反应管内的压力为几帕到几千帕。

9.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于所述惰性气体为氮气或氩气。

10.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于所述反应气体在A和B组合气源的基础上，增加反应组合气体源A’和B’，以交替脉冲的方式进入反应管，形成复合的原子层淀积薄膜。

11.一种如权利要求7所述工艺制备得到的薄膜淀积的片内均匀性达到±(0.1-10)%。