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        原子層沉積工藝

        典型的ALD沉積過程—AI2O3沉積過程


        典型的ALD沉積過程—TiO2沉積過程


        ALD技術的主要優勢

         前驅體是飽和化學吸附,保證生成大面積均勻性的薄膜

         可生成極好的三維保形性化學計量薄膜,作為臺階覆蓋和納米孔材料的涂層

         可輕易進行摻雜和界面修正

         可以沉積多組分納米薄片和混合氧化

         薄膜生長可在低溫(室溫~400℃)下進

        固有的沉積均勻性,易于縮放,可直接按比例放大

        可以通過控制反應周期數簡單精確地控制薄膜的厚度,形成達到原子層厚度精度法人薄膜

        對塵埃相對不敏感,薄膜可在塵埃顆粒下生長

        可廣泛適用于各種形狀的基地

        不需要控制反應物流量的均一性


        ALD技術的優勢示意圖



        各種薄膜沉積方法比較

        方法ALD
        MBE
        CVD
        Sputter
        Evaper
        PLD
        厚度的均勻性

        較好

        較好較好
        薄膜密度


        不好
        臺階覆蓋

        不好
        多變不好不好不好
        界面質量


        多變不好多變
        原料的數目
        不好

        不好較好不好
        低溫沉積


        多變
        沉積速率
        不好
        不好
        工業適用性

        較好


        ALD應用

        原子層沉積技術由于氣沉積參數的高度可控性(厚度,成份和結構),優異的沉積均勻性和一致性使得其在微納電子和納米材料等領域具有廣泛的應用潛力。

        而且隨著科技的發展在不遠的將來將會發現其越來越多的應用。根據該技術的反應原理特征,各類不同的材料都可以沉積出來。已經沉積的材料包括金屬、氧化物、碳(氮、硫、硅)化物、各類半導體材料和超導材料等。

        半導體及納米電子學應用

        晶體管柵極介電層(high-k)

        晶體管柵極介電層是ALD的一個重要應用領域。

        Intel處理器就是應用了ALD方法制備的高K的Hf02晶體管柵極介電層。

        而對于32nm以下技術節點來講,材料的揮發性,運輸方式以及純度等問題更變的至關重要。Intel和IBM已經同時宣布使用給基材料作為柵極高k絕緣介質,加速CMOS制造工藝的革命。

        優點:缺陷少、均一、厚度可控、可形成無定形包覆,可厭氧反應。

        應用如: GaAs/A1GaAs等異質結構、晶體管、電子管、HfO,、Zr02A1203、LaA10、GdSc03等。

        金屬柵電極

        除了晶體管柵極介電層,Intel的新一代處理器金屬柵電極同樣將應用ALD方法。

        這種方法是用金屬取代半導體多晶硅電極柵以消除層間損耗,優化功能,防止與高K電介質柵的反應。

        優點:有晶體管柵極介電層的所有優點,另外他對金屬柵電極更少的破壞,金屬膜光滑,并且用ALD沉積的金屬氮化物有更多的應用。

        應用如:Ru, WN,Pt, RuO, TaN,TiN,HfN等

        金屬的連接

        大規模集成電路需要更薄更精密的相互連接的金屬。使相互的銅和鎢都要沉積到復雜的結構中。

        應用如:Cu, W,Ru等。

        互連線勢壘層

        金屬銅擴散到大規模電路的硅、二氧化硅以及相連接的金屬中需要較小的擴散勢壘,由于大部分結構是在狹窄而且較深的通道中,所以沉積方法非常重要。

        ALD技術很好地解決了這種問題,他能使特殊的金屬、金屬氮化物在低溫、厚度可控的條件下完成沉積。

        應用如:WN,TaN, Co.等。

        光電材料及器材

        防反射應用

        防反射包覆在光學產業中相當重要。他常常由高低反射層構成,如Si02-Zr02或Si02-T102。

        過去應用蒸發技術沉積包覆層,但是包覆層的準確厚度直接影響到了防反射能力,通常包覆厚度在10-15%。膜的厚度在100nm時,包覆厚度到15nm,這極大的降低了防反射能力。另外,普通蒸發技術要把基體放置于比蒸發源高的多的位置。

        與此相比,ALD技術能在復雜的基體表面達到較高的一致性,有效的提高了防反射能力并且降低了成本。

        而且,ALD技術能在基體的兩個面上同時進行包覆。

        有機發光顯示器反濕涂層

        層用ALD技術沉積的Al2O3膜就能強烈地阻止水蒸氣對OLED的侵蝕。

        除了防潮層以外,透明導電電極同樣可用ALD技術制備,Zno原子沉積品體管柵極介電層薄膜已經成功制成。

        MEMS微機電系統

        1、保護膜       2、憎水涂層       3、反刻蝕涂層


                                                                                                                                                                                                                                                                                                 






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