一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统及其制备方法

本发明属于氧化镓材料的制备，具体涉及一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统及其制备方法。

背景技术：

1、氧化镓作为一种新型半导体材料，具有4.4-5.3ev的超宽带隙，并具有五种已知的同分异构体。随着现代半导体行业的迅速发展，半导体材料尤其是薄膜半导体材料，其在科技发展中有着举足轻重的作用，是科学技术发展的重要基石。薄膜的制备技术决定着薄膜的质量好坏，因此薄膜的质量优劣与半导体器件应用息息相关。制备氧化镓薄膜材料的方法有很多，比如分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积等。

2、现有的等离子体原子层沉积制备氧化镓薄膜使用较多，但是在制备过程中前驱体是送入和氮气的吹扫协同配合不够，影响制备的氧化镓材料的性能。

3、基于此，提出了一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，包括沉积腔、操作架、前驱体送入筒、等离子吹扫机构和抽真空腔，所述沉积腔为顶端设置有开口的矩形腔，且在所述沉积腔内底面上通过连接台连接有沉积工作台，所述沉积腔的开口处活动连接有操作架，所述操作架内侧与沉积腔内腔形成密闭的沉积工作腔体；

3、所述操作架上设置有两个滑轨，所述滑轨内分别活动连接有滑块，其中一个滑块用于连接前驱体送入筒，另一个所述滑块用于连接等离子吹扫机构，所述前驱体送入筒和等离子吹扫机构分别外接有前驱体送入设备和等离子吹扫设备；

4、所述沉积腔的底部固定有抽真空腔，所述沉积腔内底面上呈圆周状等间距的设置有多个连通孔，在所述连通孔的作用下完成沉积腔与抽真空腔之间的连通；

5、所述抽真空腔底面中心处连通有抽真空管，所述抽真空腔底端还固定有支撑架。

6、作为本发明的进一步说明，所述前驱体送入筒包括外筒、连接管和内腔体，所述外筒固定在滑块上，且所述外筒与滑块外侧之间设置有柔性密封机构，所述连接管套接在所述外筒内，所述连接管的两端分别延伸至外筒的两端，且在所述连接管的底端固定连通有内腔体，所述连接管的顶端外接前驱体送入设备，通过连接管将前驱体送入设备内的前驱体送入沉积腔内。

7、作为本发明的进一步说明，所述等离子吹扫机构包括等离子线路管、喇叭口和延伸口，所述等离子线路管固定在滑块上，所述等离子线路管内侧端固定连通有喇叭口，所述喇叭口底端固定连通有延伸口，所述等离子线路管的顶端外接等离子吹扫设备。

8、作为本发明的进一步说明，所述延伸口有连接套口和连接套环，所述连接套口固定在喇叭口的底端，所述连接套口内开设有连接槽，所述连接套环套接在连接槽内。

9、作为本发明的进一步说明，在所述连接套口外侧还螺纹连接有螺纹销，在所述螺纹销的作用下完成连接套环在连接套口内的固定连接。

10、作为本发明的进一步说明，所述操作架上在每个滑轨内分别内置有电推杆，所述电推杆用于推动滑轨内的滑块的移动。

11、作为本发明的进一步说明，所述沉积工作台的工作面积不小于延伸口的横截面面积。

12、作为本发明的进一步说明，所述操作架两侧分别固定有连接杆，所述连接杆套接在沉积腔的顶端开口处，且所述连接杆外侧还连接有用于与沉积腔开口形成密封的柔性密封机构。

13、一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统的氧化镓制备方法，包括以下步骤；

14、先利用两个滑块分别调整前驱体送入筒和等离子吹扫机构在沉积工作台上的位置，以覆盖衬底材料的工作面为基准，调整合适后分别将前驱体送入筒和等离子吹扫机构与外接的前驱体送入设备和等离子吹扫设备连接，并进行沉积腔内的密封性的检测；

15、检测完成后利用抽真空腔对沉积腔内进行抽真空处理，具体的利用抽真空管配合外接的抽真空机，在连通孔的作用下进行沉积腔内的抽真空作业；

16、然后先利用前驱体送入筒通入前驱体i，再利用等离子吹扫机构通入氮气进行吹扫，然后再次利用前驱体送入筒通入前驱体ii，使前驱体ii与前驱体i发生化学反应，进而沉积出薄膜，然后再次利用等离子吹扫机构通入氮气进行吹扫，循环作业直至完成氧化镓材料的制备。

17、本发明与现有技术相比具有以下优点：

18、1、本发明中的系统通过括沉积腔、操作架、前驱体送入筒、等离子吹扫机构和抽真空腔，沉积腔为顶端设置有开口的矩形腔，且在沉积腔内底面上通过连接台连接有沉积工作台，沉积腔的开口处活动连接有操作架，操作架两侧分别固定有连接杆，连接杆套接在沉积腔的顶端开口处，且连接杆外侧还连接有用于与沉积腔开口形成密封的柔性密封机构，操作架内侧与沉积腔内腔形成密闭的沉积工作腔体，操作架上设置有两个滑轨，滑轨内分别活动连接有滑块，操作架上在每个滑轨内分别内置有电推杆，电推杆用于推动滑轨内的滑块的移动，其中一个滑块用于连接前驱体送入筒，另一个滑块用于连接等离子吹扫机构，前驱体送入筒和等离子吹扫机构分别外接有前驱体送入设备和等离子吹扫设备，从而能完成前驱体送入和等离子吹扫的协同配合作业，便捷实用。

19、2、本发明中的前驱体送入筒包括外筒、连接管和内腔体，外筒固定在滑块上，且外筒与滑块外侧之间设置有柔性密封机构，连接管套接在外筒内，连接管的两端分别延伸至外筒的两端，且在连接管的底端固定连通有内腔体，连接管的顶端外接前驱体送入设备，通过连接管将前驱体送入设备内的前驱体送入沉积腔内；等离子吹扫机构包括等离子线路管、喇叭口和延伸口，等离子线路管固定在滑块上，等离子线路管内侧端固定连通有喇叭口，喇叭口底端固定连通有延伸口，等离子线路管的顶端外接等离子吹扫设备。

20、3、本发明中的沉积腔的底部固定有抽真空腔，沉积腔内底面上呈圆周状等间距的设置有多个连通孔，在连通孔的作用下完成沉积腔与抽真空腔之间的连通，抽真空腔底面中心处连通有抽真空管，抽真空腔底端还固定有支撑架，具体使用时，先利用两个滑块分别调整前驱体送入筒和等离子吹扫机构在沉积工作台上的位置，以覆盖衬底材料的工作面为基准，调整合适后分别将前驱体送入筒和等离子吹扫机构与外接的前驱体送入设备和等离子吹扫设备连接，并进行沉积腔内的密封性的检测；检测完成后利用抽真空腔对沉积腔内进行抽真空处理，具体的利用抽真空管配合外接的抽真空机，在连通孔的作用下进行沉积腔内的抽真空作业；然后先利用前驱体送入筒通入前驱体i，再利用等离子吹扫机构通入氮气进行吹扫，然后再次利用前驱体送入筒通入前驱体ii，使前驱体ii与前驱体i发生化学反应，进而沉积出薄膜，然后再次利用等离子吹扫机构通入氮气进行吹扫，循环作业直至完成氧化镓材料的制备。

技术特征：

1.一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于：包括沉积腔(1)、操作架(2)、前驱体送入筒(3)、等离子吹扫机构(4)和抽真空腔(5)，所述沉积腔(1)为顶端设置有开口的矩形腔，且在所述沉积腔(1)内底面上通过连接台(11)连接有沉积工作台(12)，所述沉积腔(1)的开口处活动连接有操作架(2)，所述操作架(2)内侧与沉积腔(1)内腔形成密闭的沉积工作腔体；

2.根据权利要求1所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述前驱体送入筒(3)包括外筒(31)、连接管(32)和内腔体(33)，所述外筒(31)固定在滑块(23)上，且所述外筒(31)与滑块(23)外侧之间设置有柔性密封机构，所述连接管(32)套接在所述外筒(31)内，所述连接管(32)的两端分别延伸至外筒(31)的两端，且在所述连接管(32)的底端固定连通有内腔体(33)，所述连接管(32)的顶端外接前驱体送入设备，通过连接管(32)将前驱体送入设备内的前驱体送入沉积腔(1)内。

3.根据权利要求1所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述等离子吹扫机构(4)包括等离子线路管(41)、喇叭口(42)和延伸口(43)，所述等离子线路管(41)固定在滑块(23)上，所述等离子线路管(41)内侧端固定连通有喇叭口(42)，所述喇叭口(42)底端固定连通有延伸口(43)，所述等离子线路管(41)的顶端外接等离子吹扫设备。

4.根据权利要求3所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述延伸口(43)有连接套口(431)和连接套环(432)，所述连接套口(431)固定在喇叭口(42)的底端，所述连接套口(431)内开设有连接槽(433)，所述连接套环(432)套接在连接槽(433)内。

5.根据权利要求4所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，在所述连接套口(431)外侧还螺纹连接有螺纹销，在所述螺纹销的作用下完成连接套环(432)在连接套口(431)内的固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述操作架(2)上在每个滑轨(22)内分别内置有电推杆，所述电推杆用于推动滑轨(22)内的滑块(23)的移动。

7.根据权利要求3所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述沉积工作台(12)的工作面积不小于延伸口(43)的横截面面积。

8.根据权利要求1所述的一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，其特征在于，所述操作架(2)两侧分别固定有连接杆(21)，所述连接杆(21)套接在沉积腔(1)的顶端开口处，且所述连接杆(21)外侧还连接有用于与沉积腔(1)开口形成密封的柔性密封机构。

9.一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统的氧化镓制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

技术总结
本发明提供了一种原子层沉积制备氧化镓材料的系统，包括沉积腔、操作架、前驱体送入筒、等离子吹扫机构和抽真空腔，沉积腔为顶端设置有开口的矩形腔，且在沉积腔内底面上通过连接台连接有沉积工作台，沉积腔的开口处活动连接有操作架，操作架内侧与沉积腔内腔形成密闭的沉积工作腔体，操作架上设置有两个滑轨，滑轨内分别活动连接有滑块，其中一个滑块用于连接前驱体送入筒，另一个滑块用于连接等离子吹扫机构，前驱体送入筒和等离子吹扫机构分别外接有前驱体送入设备和等离子吹扫设备。本发明能利用前驱体送入筒通入前驱体I和前驱体II并分别能利用等离子吹扫机构通入氮气进行吹扫，协同循环作业，高效实用。

技术研发人员：曹溪源,张志东,薛晨阳
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6