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原子层沉积系统的基础知识小总结

点击次数:121 发布时间:2021-08-27
  原子层沉积是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中,新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的,这种方式使每次反应只沉积一层原子。
  原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法(技术)。当前驱体达到沉积基体表面,它们会在其表面化学吸附并发生表面反应。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清洗。由此可知沉积反应前驱体物质能否在被沉积材料表面化学吸附是实现原子层沉积的关键。气相物质在基体材料的表面吸附特征可以看出,任何气相物质在材料表面都可以进行物理吸附,但是要在材料表面的化学吸附必须具有一定的活化能,因此能否实现原子层沉积,选择合适的反应前驱体物质是很重要的。
  改善控制的秘诀是将沉积过程分为几个更容易控制的半反应。ALD工艺中,首先是覆盖(吸附)在暴露的晶圆表面的前驱体浸满整个反应腔。这一过程具有自限制性,因为前驱体只能吸附在暴露的区域,一旦全部被覆盖,吸附随即停止。
  随后,第二种气体被引入并与前驱体发生反应,从而形成所需的材料。这一步骤也是自限制的:一旦前驱体耗尽,反应即停止。通过重复这两个步骤,我们就可以得到所需的膜厚度。
  自限制性和序贯反应给ALD带来了众多优点。首先,虽然每次反应发生的沉积不完全是单个原子层,但膜厚度可被良好控制,并在晶圆上实现出色的均匀性。
  更重要的是,ALD可以制造出与晶圆形状高度吻合的薄膜层,而且器件图形顶部、侧面和底部沉积的膜厚度都是相同的。这种好的保形性是形成高纵横比和3D结构的关键。
  最后,ALD产生的膜表面由易控制的化学成份组成,可达到原子级的光滑度。
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