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ALD原子層沉積技術(shù)
點(diǎn)擊量：638 日期：2023-07-24 編輯：硅時代
原子層沉積（Atomic layer deposition)是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學(xué)沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子。
單原子層沉積（atomic layer deposition，ALD），又稱原子層沉積或原子層外延（atomic layer epitaxy） ，是一種基于有序、表面自飽和反應(yīng)的化學(xué)氣相薄膜沉積技術(shù)。最初是由芬蘭科學(xué)家提出并用于多晶熒光材料ZnS:Mn以及非晶Al2O3絕緣膜的研制，這些材料是用于平板顯示器。由于這一工藝涉及復(fù)雜的表面化學(xué)過程和低的沉積速度，直至上世紀(jì)80年代中后期該技術(shù)并沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破。
但是到了20世紀(jì)90年代中期，人們對這一技術(shù)的興趣在不斷加強(qiáng)，這主要是由于微電子和深亞微米芯片技術(shù)的發(fā)展要求器件和材料的尺寸不斷降低，而器件中的高寬比不斷增加，這樣所使用材料的厚度降低至幾個納米數(shù)量級。
因此，原子層沉積技術(shù)的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來，如單原子層逐次沉積，沉積層極均勻的厚度和優(yōu)異的一致性等就體現(xiàn)出來，而沉積速度慢的問題就不重要了。以下主要討論原子層沉積原理和化學(xué)，原子層沉積與其他相關(guān)技術(shù)的比較，原子層沉積設(shè)備，原子層沉積的應(yīng)用和原子層沉積技術(shù)的發(fā)展。
原子層沉積系統(tǒng)（ALD）的原理：
原子層沉積是通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應(yīng)而形成沉積膜的一種方法（技術(shù)）。當(dāng)前驅(qū)體達(dá)到沉積基體表面，它們會在其表面化學(xué)吸附并發(fā)生表面反應(yīng)。在前驅(qū)體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應(yīng)器進(jìn)行清洗。由此可知沉積反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)能否在被沉積材料表面化學(xué)吸附是實(shí)現(xiàn)原子層沉積的關(guān)鍵。氣相物質(zhì)在基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質(zhì)在材料表面都可以進(jìn)行物理吸附，但是要實(shí)現(xiàn)在材料表面的化學(xué)吸附必須具有一定的活化能，因此能否實(shí)現(xiàn)原子層沉積，選擇合適的反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)是很重要的。
