Uzziniet par atomu slāņa nogulsnēšanās (ALD) plānas plēvēm

Ievads parasto filmu augšanas paņēmienos

(1) CVD plānas filmu tehnoloģija
CVD tehnoloģija ir plēves augšanas process, izmantojot ķīmisko reakciju uz substrāta virsmas vakuuma vidē, un īsais procesa laiks un sagatavotās filmas lielais blīvums padara CVD tehnoloģiju arvien vairāk un vairāk izmantojamu neorganisko barjeru slāņu sagatavošanā plēves iekapsulēšanas procesā.

0040-02544 ķermeņa augšdaļa, dps metāls

0040-09094 kamera 200mm
(2) PECVD plānas plēves tehnoloģija
Plazmas pastiprināta ķīmisko tvaiku nogulsnēšanās (PECVD) izmanto plazmu, lai kompensētu zemo reaktivitāti, ko izraisa reakcijas prekursori vai procesa temperatūra.

(3) Atomu slāņa nogulsnēšanas tehnoloģija
Līdzīgi kā CVD tehnoloģijā, atomu slāņa nogulsnēšanās (ALD) ir arī plāna plēves sagatavošanas tehnoloģija, kuras pamatā ir substrāta virsmas ķīmiskā reakcija, un papildus līdzīgiem plēves augšanas apstākļiem dažus procesus parasti izmanto arī dažus prekursoru materiālus.
Atšķirība ir tā, ka CVD tehnoloģija uztur divu priekšgājēju materiālu līdzāspastāvēšanu vakuuma reakcijas kamerā, un ķīmija notiek uz substrāta virsmas, veidojot plānu plēvi. Virsmas ķīmiskā reakcija, kas izveidota ar ALD tehnoloģiju, ir tāda, ka katrs prekursora materiāls rodas neatkarīgi un pārmaiņus, un katram prekursora materiālam ir pašierobežojoši reakcijas raksturlielumi, un atbilstošā pašierobežojošā virsmas pusreakcija audzē vielu slāni ar slāņa slāni uz virsmas virsmas, kas saistīta ar vienas atomiskā slāņa, un plēves.
ALD tehnoloģijas virsmas reakcijas process ir nepārtraukts un ierobežojošs, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Parasti ALD procesos plānas plēves augšanai bieži tiek izmantotas bināru reakciju sekvences, un abi prekursori pēc kārtas pēc kārtas pēc substrāta virsmas secīgi veic attiecīgās pusreakcijas, lai panāktu binārā savienojuma plēves viena slāņa nogulsnēšanas procesu. Aktīvā vieta uz substrāta virsmas ir ALD plēvju augšanas pamats, tāpēc substrāts bieži ievieš aktīvo vietu vai palielina aktīvās vietas blīvumu, izmantojot zināmu virsmas pirmapstrādi, pirms sākas plēves augšanas process. Piemēram, hidroksilgrupu (-OH) (-OH) substrāta virsma var ievērojami palielināt, izmantojot oksiīna plazmas (O2).
Binārā reakcijas secība, kas iesaistīta ALD procesā, ir sadalīta četros posmos, kā parādīts b) attēlā.
Vispirms reakcijas kamerā ievada prekursoru, un aktīvā vietā uz substrāta virsmas tiek veikta pašpārliecināta virsmas reakcija uz vienu atomu slāni un rada atbilstošos blakusproduktus, un pēc tam visu dobumu un cauruļvadu iztīra ar inertu gāzi AR, lai iztukšotu atlikušo priekšteci A un reakcijā. Pēc tam B priekšgājējs nonāk reakcijas kamerā un iziet pašpārliecinātu virsmas reakciju ar aktīvo vietu, ko nodrošina prekursors A, adsorbē vēl vienu monoatomisko slāņu slāni, veidojot blakusproduktus, un, visbeidzot, AR atkal darbojas kā tīrīšanas gāze, lai atbrīvotos prekursoru B un atbilstošs, kas ir prests, un tas ir piemērots, un tas ir saistīts ar akciju, un tas ir piemērots, un tas ir atbilstošs. un produkta slānis pabeidz izaugsmi. Atkārtojiet iepriekš minēto ciklu N reizes, lai pielāgotu ALD procesa parametrus atbilstoši lietošanas vajadzībām. Tā kā substrāta virsmas aktīvo vietu skaits ir ierobežots, arī daļēji reakcija ir ierobežota, kas atbilst faktam, ka katrai virsmas pusreakcijai ir savs piesātinājuma stāvoklis. Ja katra no divām neatkarīgajām virsmas pusreakcijām ir pašierobežojoša, tad abas reakcijas var veikt nepārtraukti, pārmaiņus, lai iegūtu plānas plēvju slāņa nogulsnēšanas procesu, kas ir kontrolējams atomu līmenī. ALD procesu kontrolē virsmas ķīmiskās reakcijas, kas nesaskaras gāzes fāzē, jo virsmas reakcijas ir secīgas un alternatīvas, un abu atdalīšana kavē iespējamo CVD līdzīgo gāzes fāzes reakciju parādīšanos, izvairoties no daļiņu produktu parādīšanās uz plēves virsmas. Lai arī prekursora materiālam ir pašierobežojoši reakcijas raksturlielumi, virsmas aktīvo vietu reakcijai ir arī secīga secība, ņemot vērā atšķirīgo prekursora gāzes plūsmas ātrumu. Prekursorus var fiziski adsorbēt van der Waals spēku formā reģionā, kur virsmas reakcija ir pabeigta, un pēc tam no šī reģiona desorbēta, turpinot reaģēt ar citiem nereaģētiem virsmas reģioniem un radīt konformālu nogulsnēšanos. Tā kā ALD izvairās no prekursoru plūsmu nejaušības, virsmas reakciju pašierobežojošais raksturs rada arī nestatistisku nogulsnēšanos, kas izraisa katras virsmas pusreakcijas virzīšanu uz gandrīz piesātinājumu. Tā rezultātā ALD audzētā filma ir ļoti gluda un konformāla oriģinālajam substrātam. Tā kā filmu augšanas laikā gandrīz nav palikušas virsmas aktīvas vietas, plēvei ir tendence būt nepārtrauktai un bez caurumiem. Šis īpašums ir ļoti svarīgs izcilu dielektrisko plēvju un ūdens tvaiku barjeras plēvju sagatavošanai.

ALD plānas filmu tehnoloģijas pielietojums

Pašlaik ALD tehnoloģijai ir lieliskas lietojumprogrammu izredzes, sagatavojot īpaši plānas un īpaši smalkas plēves. Tipiski plānas plēves materiāli, piemēram, AL2O3, SiO2 un ZnO, ir izmantoti dažādās elektronikas nozarēs.
Pēdējos gados plānas plēves nogulsnēšanās un komponentu manipulācijas ir plaši izmantotas mikro\/nanofabrikācijas metodēs, piemēram, mehāniskajā struktūrā, galvaniskā izolācijā un savienojumā. Starptautiskā pusvadītāju tehnoloģiju attīstības ceļvedis (ITRS) izmanto ALD tehnoloģiju, lai izgatavotu augstu dielektrisko konstantu vārtu oksīdus MOSFET struktūrās un vara difūzijas barjeru slāņos aizmugures savienojumos. Due to the miniaturized layout of the semiconductor process and the resulting high aspect ratio structure of the product, the precise control and conformal coating of thin film deposition technology has become a key technical requirement, and the ALD process provides an effective solution to this requirement.In addition, due to the excellent compactness of the thin film grown by ALD technology, it can form a good barrier barrier for gas molecules within 100 nanometers thickness, and the Īpaši plānā filma nodrošina svarīgu tehnisko atbalstu elastīgu produktu lietojumprogrammai. Tāpēc pašreizējā ALD tehnoloģija nākotnē tiek plaši uzskatīta par vienu no efektīvajām optoelektronisko ierīču aizsardzības metodēm, un plānas plēves iepakojuma tehnoloģija, kuras pamatā ir ALD, parāda plānāku paketes svaru un labāku elastību nekā esošās iepakojuma metodes.
Stenfordas universitātes profesors SF Bents uzskata, ka ALD būs efektīvs risinājums plānas plēvju iekapsulēšanas problēmai, jo tā ir precīza un kontrolējama izaugsme atomu skalā. Pašlaik ir veikti daudz pētījumu darbu par neorganiskiem materiāliem, piemēram, AL2O3, ZRO2, SiO2 un HFO2, kas sagatavoti ar ALD tehnoloģiju, un ir iegūti izcili iepakojuma rezultāti. Un filmas mēdz būt stingras, jo palielinās filmu blīvums un biezums.

Turklāt, lai apmierinātu zemas temperatūras nogulsnēšanās vajadzības, plazmā atbalstīta ALD (plazmas pastiprināta atomu slāņa nogulsnēšanās) (PEADD) bieži izmanto, lai kompensētu zemas temperatūras reaģētspējas trūkumu, tomēr O2 plazmas ieviešana rada lielu atlikušo stresu plēves iekšpusē. Neorganisko materiālu raksturīgās īpašības, kas attiecinātas uz ALD augšanu, piemēram, zema elastība, zema lūzuma izturība un augsta trauslums, ierobežo neorganisko iekapsulēšanas materiālu izturību un uzticamību mehāniskās kustības laikā.
Līdzīgi kā ALD tehnoloģijā, arī molekulārā slāņa nogulsnēšanās (MLD) tehnoloģija ļauj vienslāņu slāni nogulsnēt pa slāni uz substrātu virsmas, un to bieži izmanto organisko vai organisko inorganisko hibrīdu materiālu augšanai. Ir vērts atzīmēt, ka MLD tehnoloģijā bieži tiek ieviesti daži organiski komponenti, un tās sagatavotajām organiskajām vai organiskajām inorganiskajām hibrīdajām filmām ir lieliskas mehāniskās īpašības. Tomēr MLD bieži izmanto organiskos prekursorus kā vienslāņa virsmas augšanas vienību, un tajā esošā garo ķēžu organiskā struktūra noved pie prekursora materiāla lielā molekulārā tilpuma, kas ir viegli veidot steriskus šķēršļus uz substrāta virsmas daļas reakcijas procesā, kas ir ierobežota ar aktīvu vietu, kas ir aktīva, un tā ir ierobežota, un tā ir aktīva vietas, kas ir aktīvas vietas, lai piesātinātas pakāpes būtu ierobežotas, un aktīvās vietas, lai piesātinātas pakāpes būtu ierobežotas. Filma, kurai ir iespēja nodrošināt caurlaidības ceļu vides ūdens tvaikiem, kas lielā mērā ietekmē filmas ūdens tvaika barjeras sniegumu.

Vienslāņu un laminētu filmu sagatavošana

Pētniecības un MLD procesu laikā, kad reakcijas kameras spiediens tiek uzturēts pie 0. 25 Torr un augstas tīrības pakāpes AR (99,999%) ar plūsmas ātrumu 100 SCCM tiek izmantots kā nesēja gāze un prekursoru tīrīšanas gāze, gan peald, gan MLD procesi rodas aprīkojumā, kas parādīts zemāk redzamajā attēlā.