A deposição de camada atômica (ALD), também conhecida como epitaxia de camada atômica (ALE), é uma tecnologia de preparação de filme fino em escala atômica. Pode depositar filmes ultrafinos com espessura uniforme, espessura controlável e composição ajustável. Com o desenvolvimento da nanotecnologia e da microeletrônica de semicondutores, os requisitos de tamanho de dispositivos e materiais são continuamente reduzidos, e a proporção na estrutura do dispositivo é continuamente aumentada, exigindo que a espessura dos materiais usados ​​seja reduzida da ordem de dez nanômetros para vários nanômetros. A tecnologia de deposição de camada atômica tornou-se gradualmente uma tecnologia insubstituível em campos de fabricação relacionados. Suas vantagens determinam que ele tenha um enorme potencial de desenvolvimento e um espaço de aplicação mais amplo. wafers de silício metálicopor ALD pode ser fornecido por PAM-XIAMEN.

1. Princípio de Funcionamento da Tecnologia de Deposição de Camada Atômica

A tecnologia de deposição de camada atômica refere-se a um método de formação de filmes finos por pulsos alternados de precursores de fase gasosa na câmara de reação e reação de adsorção química de fase gasosa-sólida na superfície do substrato de deposição. Conforme mostrado na Figura 1, o processo de deposição da camada atômica consiste em duas semi-reações A e B em quatro etapas elementares:

1) Reação de adsorção de pulso do precursor A;

2) Purga de reagentes e subprodutos em excesso com gás inerte;

3) Reação de adsorção do pulso precursor B;

4) Os reagentes e subprodutos em excesso são purgados pelo gás inerte e, em seguida, circulados em sequência para realizar o crescimento camada por camada do filme fino na superfície do substrato.

Figura 1. Princípio de funcionamento do ALD

Uma grande variedade de materiais pode ser depositada por deposição de camadas atômicas, tais como:

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

Nitreto, incluindo TiN, TaN, AlN, SiNx, HfN

Metais, incluindo Ru, Cu, W, Mo

2. Comparação de ALD, PVD e CVD

Em comparação com a tecnologia tradicional de preparação de filme fino, a tecnologia de deposição de camada atômica tem vantagens óbvias. Métodos químicos de solução tradicionais e métodos físicos como sputtering ou evaporação (PVD) não são adequados para deposição e formação de filme na superfície de substratos tridimensionais complexos devido à falta de controle de superfície ou à existência de áreas de sombra pulverizadas. O método de deposição de vapor químico (CVD) requer um controle rigoroso da difusão do precursor e da uniformidade de temperatura da câmara de reação, e é difícil atender aos requisitos de uniformidade de filme fino e controle preciso de espessura. Em contraste, a tecnologia ALD é baseada em reações de adsorção autolimitantes e autossaturantes de superfície e possui controle de superfície. A superfície inferior é depositada para formar filmes, garantindo o controle preciso da espessura do filme sub-monocamada. Portanto, a tecnologia ALD é amplamente utilizada em microeletrônica, energia, informação e outros campos.

Figura 2. Comparação de ALD, PVD, CVD e assim por diante

3. Aplicações Básicas da Tecnologia de Deposição de Camada Atômica

O desenvolvimento da tecnologia de deposição de camadas atômicas é inseparável da ascensão da indústria de semicondutores. Com a melhoria contínua da integração de chips, o tamanho de vários componentes continua a diminuir e o nó de tecnologia da indústria de semicondutores entrou na era nano. As pessoas também apresentam requisitos cada vez mais altos para a tecnologia de preparação de filmes finos em nanoescala compatível com a tecnologia de semicondutores. As principais aplicações da tecnologia ALD incluem:

1) Dielétrico porta transistor (high-k) e eletrodo metalgate;

2) Sistemas microeletromecânicos (MEMS);

3) Materiais e dispositivos optoeletrônicos;

4) Barreira de difusão de interconexão de circuito integrado;

5) Visor de tela plana (por exemplo, material orgânico de diodo emissor de luz, OLED);

6) Camada de barreira de interconexão;

7) Interligar a camada de semente de galvanoplastia de cobre;

8) DRAM, camada dielétrica MRAM;

9) Capacitor embutido;

10) Cabeça de gravação eletromagnética;

11) Vários tipos de filmes finos (<100nm).

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