ALD原子层沉积综述

1、.,ALD原子层沉积综述及实验进展,汇报人：谢来军,.,ALD原子层沉积综述及实验进展,ALD发展过程简介 ALD反应过程 ALD的自限制性及其特点 ALD的前驱体 ALD 技术的发展 ALD技术的应用 试验过程,.,ALD发展过程简介,原子层淀积(ALD)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。 1960年代,前苏联科学W.B.Aleskowskii首次报道了利用TiCl4和GeCl4前躯体进行ALD生长的工艺。 19世纪 70年代就由芬兰人 T. Suntola 和 J. Anston 取得了该技术的专利。 限制：复杂的表面化学反应 生长速率慢 发展：90

2、年代中期，集成电路尺寸向纳米级发展 沉积速率慢逐步得到解决,.,ALD反应过程,.,ALD的自限制性,化学吸附自限制CS-ALD 顺次反应自限制RS-ALD,.,ALD的自限制特征,1较宽的温度窗口,.,ALD的自限制特征,2自饱和性 3较大阶梯覆盖率 4纳米级膜层厚度 5较低的生长温度 6较慢的生长速率,.,ALD的前驱体,反应源的选择对ALD生长的薄膜质量起着关键的作用。 1反应源必须要有足够高的蒸汽压以保证其能够充分的覆盖或填充基体材料的表面（反应源的蒸汽压大约在O.ltorr） 2反应源必须有足够好的化学稳定性,不能发生自分解,或腐烛溶解衬底材料或淀积形成的薄膜。 3反应源还必须有一定

3、的反应活性,能够迅速地在材料表面进行化学吸附,保证较短的时间内与材料表面达到饱和吸附或与材料表面基团快速有效的反应。,.,ALD的前驱体,ALD的反应源主要可以分成两大类:无机物和金属有机物。 无机物反应源包括单质和卤化物等; 金属有机物反应源包括金属烷基,金属环戊二烯基(cyclopentadienyls),金属-2酮(3-二酮(P-diketonates 基),金属酰胺,金属脒基 (amidinates)等化合物。,.,ALD的前驱体,.,ALD的前驱体,.,ALD的前驱体,.,ALD 技术的发展,1 T-ALD热处理原子层沉积法 2 PE-ALD等离子体增强工艺是等离子体辅助和 ALD技

4、术的结合 3 EC-ALD将电化学沉积和ALD技术相结合,.,ALD 技术的发展,PE-ALD在沉积温度下互不发生反应的互补反应源在同一时间被引入到反应室, 然后反应源关闭并净化反应室, 接着施加一个直接的等离子脉冲, 这个等离子体环境产生高活性自由基并与吸附于衬底的反应物反应。关闭等离子可迅速清除活性自由基源,反应室中一直流过的清洁气体将清除过剩自由基和反应副产物,.,ALD 技术的发展,( 1) 具有更快的沉积速率和较低的沉积时间( 2) 降低了薄膜生长所需的温度 。( 3) 单体可选择性强（4) 可以生长出优异的金属薄膜和金属氮化物 ,例如 Ti ,Ta 和 TaN 等 ,而 T-ALD

5、 很难做到 。,.,ALD 技术的发展,EC-ALD：将表面限制反应推广到化合物中不同元素的单 ALD , 利用欠电位沉积形成化合物组分元素的原子层 ,再由组分元素的单原子层相继交替沉积从而沉积形成化合物薄膜,.,ALD技术的应用,ALD技术在半导体领域的应用：1高k材料 2IC互连技术 ALD 技术在纳米材料方面的应用中空纳米管,纳米孔道尺寸的控制 ,高的高宽比纳米图形,纳米颗粒和纳米管的涂层,量子点涂层 光子晶体等 ALD 技术在光学薄膜方面的应用：由于 ALD 精确控制膜厚的特性和大面积均匀性 ,可以使厚度变化在1 %以内 ,并且同一批基板特性相同, 这样可以提高减反射效率和抗激光性能,

6、.,实验进展,逐步掌握ALD仪器结构、仪器操作、工作原理 总结使用ALD仪器方法、注意事项 在以上基础上，在纯铜片上原子层沉积不同厚度氧化铝，进行抗腐蚀性能的测试 为实验室师兄们的样品进行沉积氧化铝，探究对其光电性能的影响,.,实验进展,铜片的预处理：纯铜片依次用500/1000/2000目的砂纸打磨，打磨好后在抛光机上进行抛光。铜片抛光后分别用乙醇、丙酮、乙醇、去离子水超声500s。用氮气吹干 以三甲基铝和水为前驱体。在沉积温度为150下在铜片上分别沉积循环次数为10/50/100/200/500/1000/5000的氧化铝 沉积结束，将沉积后的铜片用导电胶与导线连接，放入烘箱70，加热2h。导电胶凝固后，用环氧树脂封装，凝固12h，准备做极化、阻抗测试。,.,试验进展,极化、阻抗测试：用0.1mol/L的硫酸钠溶液做电解质。电化学工作站红色连接工作电极，绿色连接对电极，白色连接参比电极。打开电化学工作站软件，点击程序AC impedance 将l