![](https://www.accscicn.com/wp-content/uploads/2024/05/微透镜阵列-300x259.png)
Осаждение тонких пленок丨 Осаждение атомных слоев (ALD)
Технические принципы и применение
Что такое атомно-слоевое осаждение (ALD)?
![](https://www.accscicn.com/wp-content/uploads/2022/11/原子层沉积-1.jpg)
Принципы атомно-слоевого осаждения
- (a) первый газ-прекурсор вводится в подложку.Адсорбция или химическая реакция с поверхностью субстрата;
- Промойте остатки газа инертным газом;
- Пропустите второй газ-предшественник;Химическая реакция с газом первого прекурсора, адсорбированным на поверхности подложки, создает покрытие, или реакция с продуктами реакции между первым прекурсором и подложкой продолжает создавать покрытие;
- Снова выпустите избыточный газ с помощью инертного газа.
Выбор и классификация прекурсоров
- Достаточно высокое давление пара при температуре осаждения для обеспечения адекватного покрытия поверхности заполненного материала подложки;
- Хорошая термическая и химическая стабильность, предотвращающая саморазложение в пределах максимальной температуры реакции;
- Высокая реакционная способность. Быстрая адсорбция и насыщение на поверхности материала, либо быстрая и эффективная реакция с поверхностными группами материала.
- Нетоксичные, некоррозионные и инертные побочные продукты. Не препятствует самоограничивающемуся росту пленки
- Широкий выбор источников материалов
Особенности и преимущества атомно-слоевого осаждения
- Высокая точность:Контролируя цикл реакции, можно легко и точно управлять толщиной пленки подложки, причем толщина пленки может быть точна до толщины атома.
- Превосходная 3D-конформность:ALD может создавать пленки, повторяющие форму исходной подложки, т.е. пленка может быть равномерно нанесена на поверхность, напоминающую вогнутую поверхность. Поэтому.Подходит для различных форм подложекРавномерные трехмерные пленки, постоянство формы и оригинальность, конформность - уникальные преимущества технологии ALD.
- Высокая плоскостность:Поверхность не имеет отверстий, а механизм роста снизу вверх определяет отсутствие отверстий в пленке, что очень важно для барьерных и пассивирующих применений.
- Отличная адгезия:Хемосорбция прекурсора на поверхности подложки обеспечивает отличную адгезию
- Низкий тепловой бюджет (низкая температура осадков). Рост тонких пленок при низких температурах (от комнатной температуры до 400°C), что привлекательно для создания полимерных устройств с ограничением температуры и покрытий из биоматериалов
Сравнение преимуществ и недостатков процессов осаждения тонких пленок
Ремесло | Осаждение атомного слоя (ALD) | Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) | Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) | Химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (трубки печи LPCVD) |
---|---|---|---|---|
Принцип осаждения | Химическое насыщение поверхности Реакция-осаждение | Испарение-консолидация | Газофазная реакция - осаждение | Химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (Плита и труба) |
Процесс осаждения | Ламинарный рост | Нуклеационный рост | Нуклеационный рост | Нуклеационный рост |
Покрытие террасы | Отличный | Общий | Хорошо | Хорошо |
Скорость осаждения | медленно | Быстро | Быстро | Медленнее |
Температура осаждения | Низкая (<500°C) | Низкий | Высокий | Выше |
Однородность | Отличный 0,07 - 0,1 нм | Общий Около 5 нм | Лучше 0,5 - 2 нм | Лучше |
Контроль толщины | Количество циклов реакции | Время осаждения | Время осаждения Парциальное давление паровой фазы | Время осаждения Соотношение газов |
Ингредиенты | Однородность с небольшим количеством примесей | Неподкупный | Легко удерживает загрязнения | Неподкупный |
Применение атомно-слоевого осаждения
По мере развития полупроводниковой промышленности все более мелкие размеры устройств делают особенно важным поиск или разработку более совершенных технологий роста тонких пленок, требующих низкого теплового бюджета, высокой точности толщины пленки и отличной конформности на трехмерных (3D) структурах. Однако традиционные методы осаждения, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVD), уже не полностью адаптированы к этой тенденции. Технология ALD, благодаря своим высококонтролируемым параметрам осаждения (толщина, состав и структура), отличной однородности и конформности, имеет потенциал для широкого спектра применений в таких областях, как микро- и наноэлектроника и наноматериалы.
- Основные области применения технологии включают следующие [1].
- Диэлектрик с высоким коэффициентом К(Al2O3 , Hf O2, Zr O, Ta 2 O5, La 2 O3): для диэлектрических слоев затворов транзисторов и конденсаторов DRAM.
- Металлический электрод с сеткой (Ir, Pt, Ru, Ti N).
- Металлические соединительные элементы и прокладки(Cu, WN, Ta N, WNC, Ru, Ir): металлический диффузионный барьерный слой для медных межсоединений, полупроводниковых отверстий для транзисторных сеток, а также для ячеек памяти, таких как конденсаторы DRAM, пассивирующий слой.
- каталитический материал(Pt, IrCo, Ti O2, V 2 O5): покрытия в фильтрующих мембранах, катализаторах (платиновые мембраны для автомобильных катализаторов), ионообменные покрытия для топливных элементов.
- Наноструктуры (различные материалы):: Конформное осаждение вокруг и внутри наноструктур и МЭМС.
- биопокрытия(Ti N, Zr N, Cr N, Ti Al N, Al Ti N): биосовместимые материалы для медицинских приборов и инструментов in vivo.
- Металлические материалы ALD(Ru, Pd, Ir, Pt, Rh, Co, Cu, Fe, Ni).
- пьезоэлектрический слой(Zn O, Al N, Zn S).
- прозрачный проводник электричества(Zn O︰Al, ITO).
- УФ-блокирующий слой(Zn O, Ti O2).
- Пассивация OLED(Al2O3 ).
- Твердый смазочный слой(WS2).
- фотонный кристалл(Zn O, Zn S︰Mn, Ti O2, Ta2 N5): внутренние покрытия из пористого глинозема и обратного опала.
- Антибликовые и оптические фильтры(Al2O3 , Zn S, Sn O2, Ta 2 O5):триггерные фильтры Фабри-Перо.
- электролюминесцентное устройство (ЭЛД)(Sr S: Cu, Zn S: Mn, Zn S: Tb, Sr S: Ce).
- уровень процесса(Al2O3, Zr O2): для барьерных слоев при травлении, барьерных слоев при ионной диффузии, покрытий для электромагнитных записывающих головок.
- Оптические приложения(Al Ti O, Sn O2, Zn O): для нанооптических материалов, солнечных батарей, интегральных оптических материалов, оптических тонких пленок, лазеров, различных диэлектрических пленок.
- Датчики(Sn O2, Ta 2 O5): для газовых датчиков, датчиков pH.
- Слой ингибирования износа и коррозии (Al2O3, Zr O2, WS2)
Мы предлагаем Атомно-слоевое осаждение / Микро- и нанофабрикация Услуги, Не стесняйтесь оставить сообщение с вашим запросом.
Сопутствующие товары
Связанное чтение
Микро- и нанообработка | Подготовка тонких пленок - PVD
Подготовка тонких пленок - PVD На сегодняшний день наиболее часто используемыми физическими методами являются
Микро-нанообработка | Микрочашки из электронной бумаги и подготовка микрокамерной структуры
Микрофабрикация | E-paper Микрочашки Микрокамерная структура Подготовка к когда
Введение в электронно-лучевую литографию (EBL)
Электронно-лучевая литография (ЭЛЛ) Введение в микро- и нанообработку Содержание Что такое