La deposición de capa atómica (ALD), también conocida como epitaxia de capa atómica (ALE), es una tecnología de preparación de película delgada a escala atómica. Puede depositar películas ultrafinas con espesor uniforme, espesor controlable y composición ajustable. Con el desarrollo de la nanotecnología y la microelectrónica de semiconductores, los requisitos de tamaño de los dispositivos y materiales se reducen continuamente, y la relación de aspecto en la estructura del dispositivo aumenta continuamente, lo que requiere que el grosor de los materiales utilizados se reduzca del orden de diez nanómetros a varios. nanómetros La tecnología de deposición de capas atómicas se ha convertido gradualmente en una tecnología insustituible en los campos de fabricación relacionados. Sus ventajas determinan que tiene un gran potencial de desarrollo y un espacio de aplicación más amplio. Obleas de silicio metálicopor ALD puede ser proporcionado por PAM-XIAMEN.

1. Principio de funcionamiento de la tecnología de deposición de capas atómicas

La tecnología de deposición de capas atómicas se refiere a un método de formación de películas delgadas alternando pulsos de precursores en fase gaseosa en la cámara de reacción y reacción de adsorción química en fase gas-sólida en la superficie del sustrato de deposición. Como se muestra en la Figura 1, el proceso de deposición de la capa atómica consta de dos semirreacciones A y B en cuatro pasos elementales:

1) Reacción de adsorción de impulsos del precursor A;

2) Purgar el exceso de reactivos y subproductos con gas inerte;

3) Reacción de adsorción de pulsos del precursor B;

4) Los reactivos en exceso y los subproductos se purgan con el gas inerte y luego circulan en secuencia para lograr el crecimiento capa por capa de la película delgada sobre la superficie del sustrato.

Figura 1. Principio de funcionamiento de ALD

Se puede depositar una amplia variedad de materiales por deposición de capa atómica, tales como:

Óxidos: incluyendo HfO2, HfSiO, Al2O3, Ta2O5, TiO2, La2O3, SiO2, ZnO

Nitruro, incluidos TiN, TaN, AlN, SiNx, HfN

Metales, incluidos Ru, Cu, W, Mo

2. Comparación de ALD, PVD y CVD

En comparación con la tecnología tradicional de preparación de películas delgadas, la tecnología de deposición de capas atómicas tiene ventajas obvias. Los métodos químicos de solución tradicionales y los métodos físicos como la pulverización catódica o la evaporación (PVD) no son adecuados para la deposición y la formación de películas en la superficie de sustratos complejos tridimensionales debido a la falta de control de la superficie o la existencia de áreas de sombra pulverizada. El método de deposición química de vapor (CVD) requiere un control estricto de la difusión del precursor y la uniformidad de la temperatura de la cámara de reacción, y es difícil cumplir con los requisitos de uniformidad de película delgada y control preciso del espesor. Por el contrario, la tecnología ALD se basa en reacciones de adsorción de autolimitación y autosaturación de la superficie, y tiene control de la superficie. La superficie inferior se deposita para formar películas, al mismo tiempo que se garantiza un control preciso del espesor de la película de la submonocapa. Por lo tanto, la tecnología ALD se usa ampliamente en microelectrónica, energía, información y otros campos.

Figura 2. Comparación de ALD, PVD, CVD, etc.

3. Aplicaciones básicas de la tecnología de deposición de capas atómicas

El desarrollo de la tecnología de deposición de capas atómicas es inseparable del auge de la industria de los semiconductores. Con la mejora continua de la integración de chips, el tamaño de varios componentes continúa reduciéndose y el nodo tecnológico de la industria de semiconductores ha entrado en la era nano. La gente también presentó requisitos cada vez más altos para la tecnología de preparación de película delgada a escala nanométrica compatible con la tecnología de semiconductores. Las principales aplicaciones de la tecnología ALD incluyen:

1) Dieléctrico de puerta de transistor (k alto) y electrodo de puerta de metal;

2) Sistemas microelectromecánicos (MEMS);

3) Materiales y dispositivos optoelectrónicos;

4) barrera de difusión de interconexión de circuito integrado;

5) pantalla de panel plano (por ejemplo, material de diodo emisor de luz orgánico, OLED);

6) capa de barrera de interconexión;

7) Capa de semilla de deposición de galvanoplastia de cobre de interconexión;

8) DRAM, capa dieléctrica de MRAM;

9) Condensador integrado;

10) cabezal de grabación electromagnético;

11) Varios tipos de películas delgadas (<100nm).

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