原子层沉积（ALD）技术

原子层沉积（ALD）是一种薄膜沉积技术，用于制备具有原子级精度的超薄、均匀的薄膜。该技术涉及以下过程：

基本原理

ALD 采用交替沉积前驱体分子（通常是金属-有机化合物）的顺序循环和非反应性吹扫气体（如氮气或氩气）。

• 沉积循环：前驱体气体输入沉积室，与基材表面反应，形成单层原子。
• 吹扫循环：惰性气体吹扫沉积室，去除多余的前驱体分子和反应副产物。

ALD 流程

1. 基材制备：基材表面通过化学或物理处理去除污染物和氧化物。

2. 交替脉冲：依次脉冲引入前驱体气体和吹扫气体，形成单层原子。

3. 周期重复：重复交替脉冲循环，直到达到所需的薄膜厚度。

4. 后处理：沉积后，薄膜可能进行退火或其他处理，以提高其性能。

优势

• 原子级精度：ALD ermöglicht die präzise Abscheidung von Dünnschichten mit atomarer Genauigkeit.
• 均一性：ALD-Schichten weisen eine hervorragende Uniformität über große Flächen auf.
• Konformität：ALD-Schichten können komplexe Geometrien und hohe Aspektverhältnisse konform beschichten.
• Niedertemperaturprozesse：ALD kann bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, was für empfindliche Substrate geeignet ist.
• Hohe Reinheit：ALD erzeugt hochreine Dünnschichten mit minimalen Verunreinigungen.

Anwendungen

ALD wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Halbleiterfertigung
• Solarzellen
• Katalysatoren
• Sensoren
• Verpackungen
• Biomedizinische Geräte

Beispiel

Die Abscheidung einer dünnen Al₂O₃-Schicht durch ALD kann wie folgt erfolgen:

• Vorstufe 1: Trimethylaluminium (TMA)
• Vorstufe 2: Wasser (H₂O)
• Blasgas: Stickstoff (N₂).

Die ALD-Zyklen umfassen:

1. TMA-Puls

2. N₂-Spülung

3. H₂O-Puls

4. N₂-Spülung

Durch Wiederholung dieser Zyklen entsteht eine Schicht aus Al₂O₃ mit präziser Kontrolle über Dicke und Eigenschaften.