[发明专利]利用原子层沉积制备薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，具体涉及一种利用原子层沉积制备薄膜的方法。

背景技术

原子层沉积（ALD）技术是目前最先进的薄膜沉积技术之一，其独特的沉积方式（单原子逐层沉积）使得制备的薄膜在均一性、粗糙度等性能方面有了很大的改进，除生长速率较低外，其余方面都优于其他沉积方式。

ALD沉积原理与化学气相沉积（CVD）近似，反应前驱体的挥发性和稳定性都是反应过程中必须考虑的重要因素。不同的是，ALD反应前驱体需要能够迅速的与衬底材料、或者衬底材料表面集团表面进行有效化学反应，并达到饱和吸附来完成薄膜沉积过程；而CVD反应温度相对较高，这样前驱体材料才可以在强室内先发生气相反应，之后落于衬底上完成沉积过程。这些不同致使ALD沉积具有更好的台阶覆盖率，杂质更少的成分均匀性，以及更低的成膜温度。

ALD技术仍在不断完善中，到目前为止，虽不是所有适用于CVD的前躯体都能在ALD技术上适用，但还有大量的前驱体反应源是两者可以共用的，例如三甲基硼、三溴化硼、二乙基锌等。ALD与CVD的这些共性使得当两者同时适用的前驱体源进入反应腔室时，在合适的温度范围内（如300℃到600℃之间），可以同时发生ALD的逐层沉积反应以及CVD的成核反应。

为了使ALD最大限度的发挥其特性及优势，需要抑制原子层沉积系统反应腔室各处的寄生CVD反应，使成膜基底处于最优的所需化学反应温度，充分吸附所需前驱体源，同时解吸附需要排除的副产物，由此制备ALD沉积所需的高质量薄膜材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用原子层沉积制备薄膜的方法，可以实现在保证反应腔室真空度的情况下，抑制反应腔室各处的寄生化学气相沉积（CVD）反应，由此制备高质量薄膜材料。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用原子层沉积制备薄膜的方法，包括如下步骤：

步骤（1）将第一种前驱体源通入原子层沉积设备的反应腔室中；

步骤（2）检测所述第一种前驱体源，并与前驱体源及温度调控数据库比对，识别所述第一种前驱体源是否为原子层沉积和化学气相沉积同时适用的前驱体源；所述前驱体源及温度调控数据库包括了适用于原子层沉积和化学气相沉积的前驱体源，以及对应前驱体源进行化学气相沉积反应的样品的温度范围；

步骤（3）当识别出所述第一种前驱体源为原子层沉积和化学气相沉积同时适用的前驱体源时，根据所述前驱体源及温度调控数据库中对应前驱体源进行化学气相沉积反应的样品的温度范围，调控样品的加热温度，在样品上进行第一次原子层沉积；当识别出所述第一种前驱体源为仅适用于原子层沉积的前驱体源时，按照原子层沉积反应的常规参数在样品上进行第一次原子层沉积；

步骤（4）将第二种前驱体源通入所述反应腔室中；

步骤（5）检测所述第二种前驱体源，并与所述前驱体源及温度调控数据库比对，识别所述第二种前驱体源是否为原子层沉积和化学气相沉积同时适用的前驱体源；

步骤（6）当识别出所述第二种前驱体源为原子层沉积和化学气相沉积同时适用的前驱体源时，根据所述前驱体源及温度调控数据库中对应前驱体源进行化学气相沉积反应的样品的温度范围，调控样品的加热温度，在样品上进行第二次原子层沉积；当识别出所述第二种前驱体源为仅适用于原子层沉积的前驱体源时，按照原子层沉积反应的常规参数在样品上进行第二次原子层沉积；

步骤（7）调整样品上沉积物表面反应活性至第一次通入第一种前驱体源之前；

步骤（8）循环重复步骤（1）至步骤（7），获得原子层沉积薄膜。

上述方案中，所述样品的加热温度根据不同的前驱体源控制在300℃～600℃，所述样品的加热温度处于适用于原子层沉积所需温度，低于适用于化学气相沉积所需温度。

上述方案中，所述前驱体源及温度调控数据库还包括适用于原子层沉积和化学气相沉积的前驱体源进行化学气相沉积反应的反应腔室的温度范围。

上述方案中，所述步骤（3）还包括：当识别出所述第一种前驱体源为原子层沉积和化学气相沉积同时适用的前驱体源时，根据所述前驱体源及温度调控数据库中对应前驱体源进行化学气相沉积反应的反应腔室的温度范围，调控反应腔室的温度，在样品上进行第一次原子层沉积；当识别出所述第一种前驱体源为仅适用于原子层沉积的前驱体源时，按照原子层沉积反应的常规参数在样品上进行第一次原子层沉积。