原子層沉積工藝
原子層沉積工藝
典型的ALD沉積過(guò)程—AI2O3沉積過(guò)程
典型的ALD沉積過(guò)程—TiO2沉積過(guò)程
ALD技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)
前驅(qū)體是飽和化學(xué)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(xué)計(jì)量薄膜，作為臺(tái)階覆蓋和納米孔材料的涂層
可輕易進(jìn)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(zhǎng)可在低溫（室溫~400℃）下進(jìn)
固有的沉積均勻性，易于縮放，可直接按比例放大
可以通過(guò)控制反應(yīng)周期數(shù)簡(jiǎn)單精確地控制薄膜的厚度，形成達(dá)到原子層厚度精度法人薄膜
對(duì)塵埃相對(duì)不敏感，薄膜可在塵埃顆粒下生長(zhǎng)
可廣泛適用于各種形狀的基地
不需要控制反應(yīng)物流量的均一性
ALD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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 | 好 | 較好 | 好 | 好 | 較好 | 較好 |
| 薄膜密度 | 好 | 好 | 好 | 好 | 不好 | 好 |
| 臺(tái)階覆蓋 | 好 | 不好 | 多變 | 不好 | 不好 | 不好 |
| 界面質(zhì)量 | 好 | 好 | 多變 | 不好 | 好 | 多變 |
| 原料的數(shù)目 | 不好 | 好 | 不好 | 好 | 較好 | 不好 |
| 低溫沉積 | 好 | 好 | 多變 | 好 | 好 | 好 |
| 沉積速率 | 不好 | 不好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 工業(yè)適用性 | 好 | 較好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
ALD應(yīng)用
原子層沉積技術(shù)由于氣沉積參數(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和納米材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
而且隨著科技的發(fā)展在不遠(yuǎn)的將來(lái)將會(huì)發(fā)現(xiàn)其越來(lái)越多的應(yīng)用。根據(jù)該技術(shù)的反應(yīng)原理特征，各類不同的材料都可以沉積出來(lái)。已經(jīng)沉積的材料包括金屬、氧化物、碳（氮、硫、硅）化物、各類半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)材料等。
半導(dǎo)體及納米電子學(xué)應(yīng)用
晶體管柵極介電層（high-k）
晶體管柵極介電層是ALD的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。
Intel處理器就是應(yīng)用了ALD方法制備的高K的Hf02晶體管柵極介電層。
而對(duì)于32nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)來(lái)講，材料的揮發(fā)性，運(yùn)輸方式以及純度等問(wèn)題更變的至關(guān)重要。Intel和IBM已經(jīng)同時(shí)宣布使用給基材料作為柵極高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(wú)定形包覆，可厭氧反應(yīng)。
應(yīng)用如： GaAs/A1GaAs等異質(zhì)結(jié)構(gòu)、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(yīng)用ALD方法。
這種方法是用金屬取代半導(dǎo)體多晶硅電極柵以消除層間損耗，優(yōu)化功能，防止與高K電介質(zhì)柵的反應(yīng)。
優(yōu)點(diǎn)：有晶體管柵極介電層的所有優(yōu)點(diǎn)，另外他對(duì)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(yīng)用。
應(yīng)用如：Ru, WN,Pt, RuO, TaN,TiN,HfN等
金屬的連接
大規(guī)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)中。
應(yīng)用如：Cu, W,Ru等。
互連線勢(shì)壘層
金屬銅擴(kuò)散到大規(guī)模電路的硅、二氧化硅以及相連接的金屬中需要較小的擴(kuò)散勢(shì)壘，由于大部分結(jié)構(gòu)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(shù)很好地解決了這種問(wèn)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(yīng)用如：WN,TaN, Co.等。
光電材料及器材
防反射應(yīng)用
防反射包覆在光學(xué)產(chǎn)業(yè)中相當(dāng)重要。他常常由高低反射層構(gòu)成，如Si02-Zr02或Si02-T102。
過(guò)去應(yīng)用蒸發(fā)技術(shù)沉積包覆層，但是包覆層的準(zhǔn)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(shí)，包覆厚度到15nm，這極大的降低了防反射能力。另外，普通蒸發(fā)技術(shù)要把基體放置于比蒸發(fā)源高的多的位置。
與此相比，ALD技術(shù)能在復(fù)雜的基體表面達(dá)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(shù)能在基體的兩個(gè)面上同時(shí)進(jìn)行包覆。
有機(jī)發(fā)光顯示器反濕涂層
層用ALD技術(shù)沉積的Al2O3膜就能強(qiáng)烈地阻止水蒸氣對(duì)OLED的侵蝕。
除了防潮層以外，透明導(dǎo)電電極同樣可用ALD技術(shù)制備，Zno原子沉積品體管柵極介電層薄膜已經(jīng)成功制成。
MEMS微機(jī)電系統(tǒng)
1、保護(hù)膜 2、憎水涂層 3、反刻蝕涂層
