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原子層沉積系統的基礎知識小總結
閱讀：2732 發布時間：2021-8-27
原子層沉積是一種可以將物質以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯的，這種方式使每次反應只沉積一層原子。
原子層沉積是通過將氣相前驅體脈沖交替地通入反應器并在沉積基體上化學吸附并反應而形成沉積膜的一種方法(技術)。當前驅體達到沉積基體表面，它們會在其表面化學吸附并發生表面反應。在前驅體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應器進行清洗。由此可知沉積反應前驅體物質能否在被沉積材料表面化學吸附是實現原子層沉積的關鍵。氣相物質在基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質在材料表面都可以進行物理吸附，但是要在材料表面的化學吸附必須具有一定的活化能，因此能否實現原子層沉積，選擇合適的反應前驅體物質是很重要的。
改善控制的秘訣是將沉積過程分為幾個更容易控制的半反應。ALD工藝中，首先是覆蓋(吸附)在暴露的晶圓表面的前驅體浸滿整個反應腔。這一過程具有自限制性，因為前驅體只能吸附在暴露的區域，一旦全部被覆蓋，吸附隨即停止。
隨后，第二種氣體被引入并與前驅體發生反應，從而形成所需的材料。這一步驟也是自限制的：一旦前驅體耗盡，反應即停止。通過重復這兩個步驟，我們就可以得到所需的膜厚度。
自限制性和序貫反應給ALD帶來了眾多優點。首先，雖然每次反應發生的沉積不*是單個原子層，但膜厚度可被良好控制，并在晶圓上實現出色的均勻性。
更重要的是，ALD可以制造出與晶圓形狀高度吻合的薄膜層，而且器件圖形頂部、側面和底部沉積的膜厚度都是相同的。這種好的保形性是形成高縱橫比和3D結構的關鍵。
最后，ALD產生的膜表面由易控制的化學成份組成，可達到原子級的光滑度。