ALD/CVD原理
特點(diǎn)&技術(shù)介紹
ALD(原子層沉積）
原理及特點(diǎn)
原子層沉積，ALD 是一種適合于研制最新的和前沿性的產(chǎn)品的薄膜制備技術(shù)。原子層沉積 ALD 也是一種用于納米技術(shù)研究的有效方法。典型的原子層沉積應(yīng)用是在各種尺寸和形狀的基底上沉積高精度、無針孔、高保形的納米薄膜.
ALD 是一種化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)。它最初被用于生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的絕緣體(Al2O3/TiO2)和薄膜電致發(fā)光顯示器（TFEL）的硫化鋅(ZnS)發(fā)光層。得益于ALD 技術(shù)的發(fā)展，此類顯示器在80年代中期開始大規(guī)模生產(chǎn)。ALD 技術(shù)特有的屬性和工藝的高可重復(fù)性是促使工業(yè)化生產(chǎn)成功的關(guān)鍵因素。
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ALD技術(shù)優(yōu)勢(shì)
>前驅(qū)體與基底材料的化學(xué)吸附保證了極佳的附著力。
>表面反應(yīng)的自限制性使工藝的自動(dòng)化成為可能，同時(shí)不需要精確 的劑量控制和操作人員的持續(xù)介入。
>薄膜的數(shù)字化的有序生長(zhǎng)過程提供了在沒有原位反饋或是操作人員的干預(yù)的條件下極高的薄膜精度。
>表面反應(yīng)確保了在任何條件下薄膜的高保型，不管基底材料是致密的、多孔的、管狀的、粉末狀的或是其它具有復(fù)雜形狀的物體。
>一個(gè)循環(huán)的薄膜生長(zhǎng)厚度是由工藝決定的，但通常是1? (0.1 nm)。
>ALD 可以沉積厚度小于1納米的薄膜。 在某些工業(yè)應(yīng)用中薄膜厚度僅為0.8納米。
>表面控制生長(zhǎng)特性使得通過提高批量及增加基底面積，從而擴(kuò)大產(chǎn)能成為可能。
ALD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
| 能源 | 微電子 | 催化 | 生物 | 納米 | 光學(xué) |
| 三維全固態(tài)鋰電池 | MOSFET器件 | 顆粒和高深寬比結(jié)構(gòu) | 生物模板和仿生 | 微納機(jī)電系統(tǒng) | 光子晶體 |
| 納米結(jié)構(gòu)光電極 | 碳納米管 | 負(fù)載型金屬催化劑 | 生物相容性涂層 | 納流體器件 | 光子晶體 |
| 表面鈍化和敏化 | 半導(dǎo)體FET器件 | 氧化物催化劑 | 生物檢測(cè)電子器件 | 單分子傳感器 | 表面等離激元 |
| 能帶調(diào)控 | 隨機(jī)存儲(chǔ)器 | 生物檢測(cè)電子器件 | 磁隧道結(jié)器件 | 光學(xué)微腔 | |
| 燃料電池 | 阻變存儲(chǔ)器 | 聚合物 | 其他光學(xué)器件 |
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在半導(dǎo)體行業(yè)
ALD技術(shù)可以應(yīng)用于芯片制備工藝中MOSFET柵極的H-K介質(zhì)膜、DRAM電容電極的H-K介質(zhì)膜、Cu與Low-K絕緣介質(zhì)間的阻隔層等薄膜層的沉積
在生物催化領(lǐng)域
原子層沉積（ALD）是一種原子/分子級(jí)別精準(zhǔn)可控的高質(zhì)量薄膜沉積技術(shù)，能夠沉積金屬、氧化物、硫化物、氮化物、聚合物和無機(jī)-有機(jī)雜化聚合物等各種材料，具有均一性、厚度、重復(fù)性和組成控制精度高的優(yōu)勢(shì)。
CVD(化學(xué)氣相沉積）
原理及特點(diǎn)
>化學(xué)氣相沉積乃是通過化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子激勵(lì)或光輻射等各種能源，在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的技術(shù)。簡(jiǎn)單來說就是：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi),然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到基片表面上。
>CVD技術(shù)根據(jù)反應(yīng)類型或者壓力可分為低壓CVD(LPCVD)、常壓CVD(APCVD)、亞常壓CVD(SACVD)、超高真空CVD(UHCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、快熱CVD(RTCVD)、金屬有機(jī)物CVD(MOCVD)。
CVD的技術(shù)特點(diǎn)
>沉積反應(yīng)如在氣固界面上發(fā)生則沉積物將按照原有固態(tài)基底(又稱襯底)的形狀包覆一層薄膜。
>涂層的化學(xué)成分可以隨氣相組成的改變而改變從而獲得梯度沉積物或得到混合鍍層。采用某種基底材料，沉積物達(dá)到一定厚度以后又容易與基底分離，這樣就可以得到各種特定形狀的游離沉積物器具。
>在CVD技術(shù)中也可以沉積生成晶體或細(xì)粉狀物質(zhì)，或者使沉積反應(yīng)發(fā)生在氣相中而不是在基底表面上，這樣得到的無機(jī)合成物質(zhì)可以是很細(xì)的粉末，甚至是納米尺度的微粒稱為納米超細(xì)粉末。
>CVD工藝是在較低壓力和溫度下進(jìn)行的，不僅用來增密炭基材料，還可增強(qiáng)材料斷裂強(qiáng)度和抗震性能是在較低壓力和溫度下進(jìn)行的。
CVD技術(shù)的發(fā)展
>CVD技術(shù)不僅可以在基片上進(jìn)行涂層，而且可以在粉體表面涂層等。特別是在低溫下可以合成高熔點(diǎn)物質(zhì)，在節(jié)能方面做出了貢獻(xiàn)，作為一種新技術(shù)是大有前途的。例如在1000℃左右可以合成a-Al2O3、SiC，而且正向更低溫度發(fā)展。
國(guó)內(nèi)CVD現(xiàn)狀
>我國(guó)集成電路、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)薄膜沉積相關(guān)設(shè)備需求快速增長(zhǎng)，化學(xué)氣相沉積是集成電路、半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的薄膜沉積技術(shù)，因此我國(guó)CVD設(shè)備需求快速上升。在此背景下，我國(guó)CVD設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)開始增多，代表性企業(yè)主要有北方華創(chuàng)、沈陽(yáng)拓荊、捷佳偉創(chuàng)、無錫松煜等。但與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)相比，我國(guó)CVD設(shè)備行業(yè)技術(shù)實(shí)力較弱，市場(chǎng)份額占比較低，國(guó)外企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。
CVD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
| 硬質(zhì)涂層 | 防護(hù)涂層 | 光學(xué)薄膜 | 鍍膜玻璃 | 太陽(yáng)能 | 集成電路 | 顯示器件 | 信息存儲(chǔ) | 裝飾飾品 |
| 機(jī)械工業(yè) | 耐腐蝕層 | 減反膜 | 陽(yáng)光控制膜 | 集熱器 | 分立器件電路 | 平板顯示器 | 磁信息存儲(chǔ) | 裝飾件底材 |
| 切削工具 | 熱障涂層 | 反射膜 | 低輻射率膜 | 光-伏轉(zhuǎn)換 | 有源器件 | 陰極射線管 | 磁光信息存儲(chǔ) | 裝飾薄膜種類 |
| 金剛石涂層 | 防偽薄膜 | 智能窗玻璃 | 太陽(yáng)能電池 | 無源元件 | 全光信息存儲(chǔ) | 基材裝飾品 | ||
| 薄膜電阻器 | 全光信息存儲(chǔ) | 塑料件裝飾膜 |