原子层沉积

原子层沉积 (ALD) 是一种具有原子级精确生长的薄膜沉积技术，是一种基于表面气相化学反应的薄膜淀积技术。也称为原子层外延(ALE)技术，这种技术在新兴的半导体和能量转换技术中显示出巨大的前景。随着器件向更小和对空间要求更高的结构推进，ALD 已展示出优于替代沉积方法的潜在优势，例如化学气相沉积(CVD) 和各种物理气相沉积 (PVD) 技术，这是由于其保形性和对材料厚度的控制。这些理想的特性源于 ALD 工艺的循环、自饱和的特性。

沉积原理

原子层沉积（ALD）工艺基于前体（化学反应物）气体脉冲的顺序释放，以逐层方式沉积薄膜。将第一前体引入处理室中，在衬底表面上产生单层。之后，用惰性载气吹扫腔室以去除未反应的前体和反应副产物，并且将第二前体脉冲到腔室中，与第一前体反应以在衬底表面上产生所需膜的单层。该过程基于两个基本机制：化学吸附饱和过程和顺序表面化学反应。前体对表面的吸附主要是热驱动的。这意味着ALD 工艺需要设定最低基板温度，但如果温度过高，反应物会发生分解。该过程可能发生的温度范围称为 ALD 温度窗口 ，它取决于沉积中涉及的前体，典型温度值为 50 至 350 °C。

ALD技术特点

精确的膜厚控制，由沉积的循环次数决定。

无需精确控制每次反应的反应物通量

超级的薄膜均匀性及同质性

大面积沉积及批量生产能力

致密, 连续,均匀且无孔洞缺陷的薄膜

高的可重复性及简单直接的扩产工艺 原子级的成分控制

前驱体是饱和化学吸附,保证生成大面积均匀性的薄膜

可生成极好的三维保形性化学计量薄膜作为台阶覆盖和纳米孔材料的涂层

可以沉积多组份纳米薄片和混合氧化物

薄膜生长可在低温(室温~400℃)下进行

固有的沉积均匀性,易子缩放,可直接按比例放大

可以通过控制反应周期数简单精确地控制原子层厚度精度的薄膜

对尘埃相对不敏感,薄膜可在尘埃颗粒下生长

可广泛适用子各种形状的基底 不需要控制反应流量的均一性。

原子层沉积的应用

半导体制成

微电子领域

 磁头领域  

TFEL显示器

部件的功能和保护涂层

光学器件