Atomic Layer Deposition原子層沉積技術(shù)
原子層沉積技術(shù)（Atomic Layer Deposition）是一種原子尺度的薄膜制備技術(shù)。可以沉積均勻一致，厚度可控、成分可調(diào)的超薄薄膜。隨著納米技術(shù)和半導(dǎo)體微電子技術(shù)的發(fā)展，器件和材料的尺寸要求不斷地降低，同時(shí)器件結(jié)構(gòu)中的寬深比不斷增加，要求所使用材料的厚度降低至十幾納米到幾個(gè)納米數(shù)量級。原子層沉積技術(shù)逐漸成為了相關(guān)制造領(lǐng)域不可替代的技術(shù)。其優(yōu)勢決定了具有巨大的發(fā)展?jié)摿透訌V闊的應(yīng)用空間。
原子層沉積技術(shù)（ALD）是一種一層一層原子級生長的薄膜制備技術(shù)。理想的ALD生長過程，通過選擇性交替，把不同的前驅(qū)體暴露于基片的表面，在表面化學(xué)吸附并反應(yīng)而形成沉積薄膜。與傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積技術(shù)CVD相比，ALD技術(shù)要求嚴(yán)格地執(zhí)行交替脈沖前驅(qū)體，避免氣相反應(yīng)的過程。一個(gè)完整的ALD生長循環(huán)可以分為四個(gè)步驟：

1.脈沖第一種前驅(qū)體暴露于基片表面，同時(shí)在基片表面對第一種前驅(qū)體進(jìn)行化學(xué)吸附
2.惰性載氣吹走剩余的沒有反應(yīng)的前驅(qū)體
3.脈沖第二種前驅(qū)體在表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，得到需要的薄膜材料
4.惰性載氣吹走剩余的前驅(qū)體與反應(yīng)副產(chǎn)物
使用者可通過設(shè)定循環(huán)次數(shù)或時(shí)間，實(shí)現(xiàn)原子級尺度厚度可控的薄膜沉積
技術(shù)優(yōu)勢。
相對于傳統(tǒng)的沉積工藝，ALD技術(shù)具有以下明顯的優(yōu)勢：
? 前驅(qū)體是飽和化學(xué)吸附，不需要控制反應(yīng)物流量的均一性
? 沉積參數(shù)的高度可控，可實(shí)現(xiàn)生成大面積均勻性的薄膜
? 通過控制反應(yīng)周期數(shù)，可簡單精確地以原子層厚度精度，控制薄膜沉積的厚度
? 可廣泛適用于各種形狀的基底
? 優(yōu)異的臺(tái)階覆蓋性，可生成極好的三維保形性化學(xué)計(jì)量薄膜，
? 優(yōu)異的均勻性和一致性，可生成密集無針孔狀的薄膜
? 可沉積寬深比達(dá)2000:1的結(jié)構(gòu)，對納米孔材料進(jìn)行沉積
? 可容易進(jìn)行摻雜和界面修正
? 可以沉積多組份納米薄膜和混合氧化物
? 薄膜生長可在低溫（室溫到400℃）下進(jìn)行
? 固有的沉積均勻性和小的源尺寸，易于縮放，可直接按比例放大
? 對環(huán)境要求包括灰塵不敏感
? 使用與維護(hù)成本低
原子層沉積（ALD）包括三種主要沉積模式：
連續(xù)模式TM （Flow TM ）、停流模式TM （StopFlow TM ）、壓力調(diào)諧模式TM （PreTune TM）
原子層沉積技術(shù)由于其沉積參數(shù)的高度可控性（厚度；成份和結(jié)構(gòu)），優(yōu)異的沉積均勻性和一致性，使得其在微納電子學(xué)和納米材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。就目前已發(fā)表的相關(guān)論文和報(bào)告顯示，該技術(shù)未來的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
晶體管柵極介電層
傳統(tǒng)的蒸鍍、濺射、化學(xué)氣相沉積技術(shù)會(huì)產(chǎn)生孔隙和表面層缺陷，而原子層沉積技術(shù)能有效的保證厚度的均勻性，重現(xiàn)性好，應(yīng)力低，化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確，低缺陷密度的非晶結(jié)構(gòu)。除了普通的氧化物外，還可以用來制備高遷移率的異質(zhì)結(jié)構(gòu)GaAs/AlGaAs，有機(jī)晶體管，納米管等。
Intel早在45nm級處理器，應(yīng)用了ALD方法制備的高k-HfO2晶體管柵極介電層。而Intel最新量產(chǎn)的 32nm級處理器，對于材料的揮發(fā)性，輸運(yùn)方式以及純度等問題更變得更至關(guān)重要，ALD技術(shù)的優(yōu)勢和重要性已經(jīng)更加明顯了。目前Intel和IBM已經(jīng)同 時(shí)宣布使用鉿基材料作為柵極高k絕緣介質(zhì)，加速CMOS制造工藝的革命。
優(yōu)點(diǎn)：缺陷少、均一、厚度可控、可形成無定形包覆，可厭氧反應(yīng)。
應(yīng)用如：GaAs/AlGaAs等異質(zhì)結(jié)構(gòu)、晶體管、電子管、HfO2、ZrO2、Al2O3、LaAlO3、GdScO3 等。
LabNano PETM系列是專門為科學(xué)研究與工業(yè)開發(fā)領(lǐng)域的用戶而開發(fā)的具有等離子體增強(qiáng); 離子束輔助沉積功能的原子層沉積系統(tǒng)。相關(guān)附件可容易互換，配備多種材料的標(biāo)準(zhǔn)沉積工藝配方，使用及維護(hù)成本低。
獨(dú)特的腔體和氣路設(shè)計(jì)專利技術(shù)的噴淋式等離子體和前驅(qū)體氣體進(jìn)口以及獨(dú)特的穹頂型擴(kuò)散腔和紡錘形真空腔，讓等離子體和前驅(qū)體在反應(yīng)腔內(nèi)更加均勻擴(kuò)散。
原子層沉積專用遠(yuǎn)程等離子源原子層沉積專用的ICP遠(yuǎn)程等離子體源相對于電容式等離子源具有更高密度的自由基，更溫和的離子能量。消除了等離子體對基片表面薄膜的刻蝕作用，提高了成膜質(zhì)量與沉積效率。等離子體產(chǎn)生腔采用高純（>99%）氧化鋁，可兼容氟化物在內(nèi)的多種氣體；鋁制等離子體擴(kuò)散腔防止腔壁雜質(zhì)在等離子作用下的析出。

高度集成和靈活性該系統(tǒng)適用于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)前驅(qū)體源。提供4路到6路前驅(qū)體源管路供用戶選擇。提供3到5路等離子體配置，配備質(zhì)量流量計(jì)(MFC)，H2,O2, Ar, N2, NH3等氣體可選。采用分子泵使本底真空可以快速達(dá)到高真空。基片反應(yīng)溫度最高達(dá)600℃，或更高（選配）；8英寸的樣品尺寸同時(shí)兼容小尺寸樣品可滿足絕大多數(shù)客戶的科研要求。
獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢：獨(dú)有的單面沉積技術(shù)。
單面沉積模式TM （ SinglePro TM ）專利技術(shù)：

基本技術(shù)參數(shù)

LabNanoTM系列是專門為科學(xué)研究與工業(yè)開發(fā)領(lǐng)域的用戶而設(shè)計(jì)的靈活精巧、高度集成的原子層沉積系統(tǒng)。完全符合CE標(biāo)準(zhǔn)。操作界面直觀簡單，初學(xué)者容易熟練掌握，配備多種材料的標(biāo)準(zhǔn)沉積工藝配方，使用及維護(hù)成本低。
高度集成和靈活性: 該系列適用于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)前驅(qū)體源。提供2路到6路前驅(qū)體源管路供用戶選擇。兼容臭氧發(fā)生器、氣氛手套箱、大尺寸多片樣品沉積附件等多種選配件。
精確控制與多種沉積模式: 用戶可通過設(shè)定循環(huán)次數(shù)和時(shí)間來實(shí)現(xiàn)原子級尺度厚度可控的薄膜沉積。包括三種沉積模式：連續(xù)模式TM（FlowTM）、停流模式TM（StopFlowTM）、壓力調(diào)諧模式TM（PreTuneTM）。可實(shí)現(xiàn)高速沉積、對微孔內(nèi)壁、超高寬深比結(jié)構(gòu)等復(fù)雜異型3D結(jié)構(gòu)的沉積。消除CVD效應(yīng)和前驅(qū)體反流對沉積過程的影響。實(shí)現(xiàn)在材料物質(zhì)改性等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
多種標(biāo)準(zhǔn)沉積工藝配方:我們?yōu)榭蛻籼峁┒喾N材料的標(biāo)準(zhǔn)沉積工藝配方，包括在不同條件、不同沉積速率下的工藝配方以滿足用戶的需求。
完美的易操作性: 操作界面直觀簡單, 操作者很容易熟練掌握。所有參數(shù)（前驅(qū)體源溫度、管路溫度、腔體溫度、載氣流量，脈沖時(shí)間等）均在計(jì)算機(jī)操作界面中設(shè)定修改，整個(gè)沉積過程及狀態(tài)參數(shù)均實(shí)時(shí)顯示。所有薄膜沉積模式及工藝配方均可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存儲(chǔ)調(diào)用。包含多重安全保護(hù)機(jī)制，如過壓保護(hù)及出現(xiàn)異常自動(dòng)關(guān)閉ALD閥門防止前驅(qū)體泄漏等。
穩(wěn)定可靠與低使用維護(hù)成本:DualOTM氮?dú)獗Ｗo(hù)的雙O-Ring高溫密封系統(tǒng)，有效隔絕其他氣體滲漏。最緊湊的全部加熱的管路設(shè)計(jì)和大面積小體積的腔體結(jié)構(gòu)，結(jié)合特殊的尾氣處理裝置，把前驅(qū)體源的浪費(fèi)減少到最低，既有效地節(jié)約了前驅(qū)體的使用量，同時(shí)又避免了在管路中的殘留反應(yīng)和對真空泵的污染所造成的損失。
獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢：氮?dú)獗Ｗo(hù)的雙O-Ring高溫密封系統(tǒng)，提高膜層質(zhì)量。
基本技術(shù)參數(shù)

原子層沉積技術(shù)現(xiàn)可以沉積的主要材料包括：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Atomic Layer Deposition原子层沉积技术的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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