原子层沉积(ALD)
Picosun原子层沉积(ALD)产品手册说明书
Picosun产品手册ALD是未来工业发展趋势的可选方案原子层沉积(ALD)是目前最先进的镀膜和表面处理技术。
ALD可以制备多种材料的超薄薄膜，比如氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、金属甚至聚合物,并在几乎所有类型的衬底表面精确数字化和可重复的控制薄膜厚度、均匀性、成分及保形性。
ALD薄膜本质上是无针孔、无裂纹、无缺陷的。
ALD工艺在真空中相对低温下进行，能够应用于敏感表面。
ALD在现代半导体工业中起到了中流砥柱的作用。
采用ALD工艺制备的功能材料层能使集成电路（IC）组件不断小型化，带来更快、更可靠的计算，移动通信和数据传输和存储。
当今最先进的产品加工过程中都包含ALD工艺智能家庭及智能行业，更安全的汽车及其它交通工具，更快更简便的医疗诊断方式及可穿戴的健康监控器件都可以通过微尺度的传感器。
ALD在这些器件加工中是非常关键的技术。
使用ALD制备的LED照明更亮，寿命更长。
ALD精确的光学层拓展到更多的特殊光学应用中。
在医疗技术中，病人的安全性及人工植入部件的寿命通过ALD的生物兼容层获得提高。
新颖的靶向药物输运技术也用ALD开发出来。
ALD实现可持续发展的未来在可持续发展的未来，ALD薄膜可以提高太阳能电池板和燃料电池的性能。
新颖的高能量密度电池和能量收集装置都已使用ALD做超薄层。
采用ALD涂层的粉末载体展现了在低成本、环境友好型催化剂方面的潜力。
有价值的物品如贵金属首饰和纪念币可以通过ALD工艺起抗老化、抗暗色化、抗变污的作用。
在钟表与珠宝行业，充满活力和金属色调并具有光泽性、色彩性的ALD薄膜在无毒，非过敏性，并节省材料的方式下带来全新的视觉效果。
Picosun提供经生产线验证的ALD解决方案今天，世界上许多最大的微电子和集成电路（IC）制造企业都选择Picosun的ALD来生产他们最先进的产品。
在IC领域之外，我们的工业ALD技术也在全球铸币业、制表业、医疗植入、能源及固态照明行业被广泛使用。
原子层沉积特点
原子层沉积特点原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积技术，其特点在于能够精确控制薄膜的厚度、组分和结构，同时具有高度均匀性和良好的覆盖性。
在中心扩展下的描述中，我们将详细解释原子层沉积的特点及其在各个领域的应用。
原子层沉积的特点之一是单层沉积。
在ALD过程中，反应气体依次吸附在衬底表面，形成一层原子或分子的覆盖物，然后通过另一种反应气体进行反应，生成另一层薄膜。
这种单层沉积的方式使得薄膜的厚度可以精确控制，通常在纳米尺度范围内，从而实现对薄膜性能的精细调控。
原子层沉积具有高度均匀性。
由于各个原子或分子层的沉积是逐层进行的，且每一层都经过完全的反应和覆盖，因此薄膜的厚度和组分在整个表面上都非常均匀，避免了普通沉积方法中常见的非均匀性问题。
这种高度均匀性使得ALD技术在微电子和光电子领域得到广泛应用。
原子层沉积具有良好的覆盖性。
在ALD过程中，反应气体分子会在表面扩散并完全覆盖每一个表面的微观结构，确保了薄膜在整个表面上的连续性和完整性。
这种良好的覆盖性使得ALD技术在制备高质量薄膜的过程中具有独特优势，尤其在功能性薄膜和涂层的制备中表现突出。
原子层沉积还具有高度可控性。
通过控制不同的反应气体种类、时间和温度等参数，可以精确调节薄膜的厚度、成分和结构，实现对薄膜性能的定制化设计。
这种高度可控性使得ALD技术在纳米器件、光学涂层、传感器等领域中得到广泛应用，并展现出巨大的潜力。
在中心扩展下，原子层沉积技术已经在多个领域得到了成功应用。
在微电子领域，ALD技术可以用于制备高介电常数的绝缘层、金属氧化物薄膜和金属薄膜等，提高了器件的性能和稳定性。
在光电子领域，ALD技术可以制备高透明度的导电氧化物薄膜、光学涂层和光学薄膜，广泛应用于太阳能电池、光学器件和显示屏等领域。
在传感器领域，ALD技术可以制备高灵敏度的传感膜和反射层，提高了传感器的响应速度和检测精度。
总的来说，原子层沉积具有单层沉积、高度均匀性、良好覆盖性和高度可控性等特点，适用于各种应用领域，并在微纳技术、新能源、生物医药等领域展现出广阔的应用前景。
原子层沉积概述
原子层沉积概述
整体来看，原子层沉积（ALD）是一种薄膜沉积技术。
大致分这几个部分来说吧。
首先是它的基本原理。
原子层沉积是基于顺序的、自限制的表面反应。
就好比搭积木，一层一层地往上垒。
它是通过将两种或多种气相前驱体脉冲交替地引入反应室，让它们分别与基底表面的活性位点反应，这样每次反应就只沉积一个原子层或者几个原子层，经过多次循环就能获得厚度精确的薄膜。
比如说，要沉积氧化铝薄膜，可以让三甲基铝和水作为前驱体，轮流进入反应腔室来发生反应。
核心内容里，ALD有很显著的优势。
它能精确地控制膜的厚度，这在很多高科技领域非常重要。
比如说在半导体制造中，芯片里一些极微小的电路结构要求覆盖层厚度非常精准。
而且它可以在复杂形状的基底上均匀镀膜，像有许多小孔洞或者高深宽比结构的物体，用其他镀膜方法可能就会有覆盖不均的情况，但ALD就能够较好地完成镀膜。
另一个主要的方面就是原子层沉积技术适用的材料非常多。
除了前面提到的氧化铝，还有氧化铪、氮化钛等等各种各样的材料都能够用它来沉积。
不过它也有自己的问题。
主要是它的沉积速率相对较慢。
因为是一层一层的，就像慢条斯理地盖房子一样，如果需要快速沉积比较厚的膜，这
就变成一个很大的劣势了。
从设备角度说，原子层沉积设备相对复杂而且成本比较高。
但是随着科技不断发展，人们也在想办法提高它的沉积速率以及降低成本。
主要的脉络来看，理解原子层沉积可以从这几个方向，原理、优势、适用材料还有它面临的问题。
把这些搞清楚了，就能对原子层沉积技术有个相对全面的认识了。
ALD
原子层沉积技术（ALD ）原子层沉积技术（ALD ），也称为原子层外延（ALE ）技术，是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相沉积薄膜的方法[6]。
ALD 技术用于商用是由Suntola 和他的合作者在70年代中期发展起来的，最初是用于生产ZnS ∶Mn 场致发光薄膜。
近年来，由于半导体工业的发展，ALD 技术已被广泛应用于半导体器件的生产研究中。
图1.3.1为通过ISI 数据库检索系统统计得出的1981年至2009年，近三十年来发表的关于ALD 的文章数量。
从图中可以看出，对原子层沉积技术的研究呈现出指数增长的趋势。
N u m b e r o f p a p e r sDate （year ）图1.3.1 1981-2009年ISI Web of Knowledge 数据库中主题为ALD 的论文数量变化曲线1.3.1 原子层沉积的原理和特点ALD 与传统化学气相沉积（CVD ）技术不同的是，所用的气相先驱体通过交替脉冲的方式进入反应腔，先驱体彼此在气相中不相遇，通过惰性气体(Ar 、N 2)冲洗隔开并实现先驱体在基片表面的单层饱和吸附反应。
其反应属于自限制性反应，即当一种先驱体与另一种先驱体反应达到饱和时，反应自动终止。
基于原子层生长的自限制性特点，以原子层沉积制备的薄膜具有优异的厚度控制性能，可以通过控制脉冲的周期数来精确的控制薄膜生长的厚度。
由于先驱体是通过交替脉冲的方式进入反应腔，原子层沉积中，薄膜的生长是以一种周期性的方式进行的。
一个周期包括四个阶段：第一种先驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗；第二种先驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗。
每个周期薄膜生长一定的厚度，通过控制这种周期的次数可以得到所需厚度的薄膜。
图1.3.2 一个原子层沉积周期反应过程示意图从图1.3.2可以看到，在一个周期内，第一个脉冲的气相先驱体与基片表面产生化学吸附，形成一单分子层。
多余的先驱体在第二次脉冲中惰性气体冲洗中排出反应腔，完成一个半周期反应。
ald原子层沉积原理
ald原子层沉积原理
ALD（Atomic Layer Deposition）是一种以原子为单位逐层沉积材料的薄膜生长技术。
它是一种化学气相沉积方法，主要用于制备纳米级别的均匀薄膜。
ALD的原子层沉积原理是通过精确控制和重复的气相反应步骤来实现的。
通常，ALD包括以下步骤：
1. 准备基底：首先，需要将基底放置在反应室中，并进行表面处理，以确保基底表面干净和平坦。
2. 原子层1：在反应室中引入第一种前体（precursor），该前体与基底上的化学官能团发生反应，并在基底表面形成一层单原子厚度的化学修饰层。
该前体与基底表面化学反应，同时可以选择性地与其他区域中的表面不反应。
其他未反应的前体和副产物被从反应室中移除。
3. 清洗步骤：在前体之间的每一步之间，需要清洗基底，将未反应的物质去除，以确保下一步反应的纯净。
4. 原子层2：在反应室中引入第二种前体，与上一层修饰层发生化学反应，并形成一层单原子厚度的化学修饰层。
类似地，其他未反应的前体和副产物被从反应室中移除。
5. 重复步骤：重复前面的原子层沉积步骤，直到达到所需的膜厚。
每一个反应步骤都可以精确控制，因此可以实现非常薄且均匀的薄膜沉积。
ALD的原子层沉积原理主要利用了前体的化学反应选择性和基底表面的化学官能团。
通过精确控制反应的次数和条件，可以实现不同材料的沉积，形成复杂结构和组成的薄膜。
ALD 具有高度可控性、均匀性和纳米尺度的精确沉积厚度，因此在微电子、纳米器件和薄膜涂覆等领域具有广泛应用。
ALD-原子层沉积
ALD (原子层沉积)原子层沉积(AtOmiC Iayer deposition)是一种可以各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厘壬。
单原子层沉积(atomic Iayer deposition , ALD ),又称原子层沉积或原子层咎延(atomic Iayer epitaxy ),最初是由芬兰科学家提出并用于多晶墊材料ZnS:Mn以及非晶AI2O3绝缘膜的研制，这些材料是用于平板显示器。
由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低的注速度,直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。
但是到了20世纪90年代中期,人们对这一技术的些在不断加强,这主要是由于禮曳壬和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加,这样所使用材料的厚度降低至几个纟内米数呈级[5-6]O因此原子层沉积技术的醴就体现出来,如单原子层逐次沉积,沉积层极均匀的厚度和优异的一致性等就体现出来，而沉积速度慢的问题就不重要了。
以下主要讨论原子层沉积原理和化学,原子层沉积与其他相关技术的t匕较,原子层沉积设备,原子层沉积的应用和原子层沉积技术的塗。
原理原子层沉积是通过彳各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可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雎必须具有一走的活化能,因此能否实现原子层沉积，选择合适的反应萸驱佐物质是很重要的。
原子层沂积的表面反应具有自限逊性(SeIf-Iimiting ),实际上这种自限制性特征正是原子层沉积技术的基础。
ALD_精品文档
原子层沉积技术（ALD ）原子层沉积技术（ALD ），也称为原子层外延（ALE ）技术，是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相沉积薄膜的方法[6]。
ALD 技术用于商用是由Suntola 和他的合作者在70年代中期发展起来的，最初是用于生产ZnS ∶Mn 场致发光薄膜。
近年来，由于半导体工业的发展，ALD 技术已被广泛应用于半导体器件的生产研究中。
图1.3.1为通过ISI 数据库检索系统统计得出的1981年至2009年，近三十年来发表的关于ALD 的文章数量。
从图中可以看出，对原子层沉积技术的研究呈现出指数增长的趋势。
N u m b e r o f p a p e r sDate （year ）图1.3.1 1981-2009年ISI Web of Knowledge 数据库中主题为ALD 的论文数量变化曲线1.3.1 原子层沉积的原理和特点ALD 与传统化学气相沉积（CVD ）技术不同的是，所用的气相先驱体通过交替脉冲的方式进入反应腔，先驱体彼此在气相中不相遇，通过惰性气体(Ar 、N 2)冲洗隔开并实现先驱体在基片表面的单层饱和吸附反应。
其反应属于自限制性反应，即当一种先驱体与另一种先驱体反应达到饱和时，反应自动终止。
基于原子层生长的自限制性特点，以原子层沉积制备的薄膜具有优异的厚度控制性能，可以通过控制脉冲的周期数来精确的控制薄膜生长的厚度。
由于先驱体是通过交替脉冲的方式进入反应腔，原子层沉积中，薄膜的生长是以一种周期性的方式进行的。
一个周期包括四个阶段：第一种先驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗；第二种先驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗。
每个周期薄膜生长一定的厚度，通过控制这种周期的次数可以得到所需厚度的薄膜。
图1.3.2 一个原子层沉积周期反应过程示意图从图1.3.2可以看到，在一个周期内，第一个脉冲的气相先驱体与基片表面产生化学吸附，形成一单分子层。
多余的先驱体在第二次脉冲中惰性气体冲洗中排出反应腔，完成一个半周期反应。
原子层沉积氧化铝
原子层沉积氧化铝概述原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）是一种先进的薄膜沉积技术，其基本原理是通过交替的表面反应从而在基底上沉积出一层原子级的薄膜。
而氧化铝是一种常见的薄膜材料，具有优异的电学和物理性能，在微电子器件、透明导电膜、陶瓷涂层等领域得到广泛应用。
本文将详细探讨原子层沉积氧化铝的工艺、特点及应用。
二级标题1：ALD的工艺过程原子层沉积是一种自组装的薄膜制备方法，其工艺流程通常包括以下几个步骤：1.表面清洁：将基底表面进行清洗，去除杂质和氧化物，以确保薄膜沉积的质量。
2.前驱体吸附：将一种前驱体分子引入反应腔室中，使其吸附在基底表面。
3.反应：引入另一种反应物分子与吸附在基底表面的前驱体发生反应，生成薄膜的一层。
4.清洗：将反应腔室中的副产物和未反应的废气排除，准备进行下一层的沉积。
通过反复循环以上步骤，可以逐层沉积出原子级的薄膜。
二级标题2：氧化铝的特性氧化铝（Aluminum Oxide，Al2O3）是一种常见的无机化合物，具有许多独特的特性：1.高绝缘性：氧化铝在室温下具有很高的绝缘性能，可有效隔离导体和非导体之间的电荷传递。
2.耐热性：氧化铝具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下稳定工作。
3.耐化学性：氧化铝对酸、碱等化学物质具有较好的稳定性，不易被腐蚀。
4.透明性：在某些波长范围内，氧化铝具有较高的透明度，可作为透明导电膜材料使用。
二级标题3：原子层沉积氧化铝的应用原子层沉积氧化铝薄膜具有广泛的应用前景，在以下领域得到了成功的应用：三级标题1：微电子器件原子层沉积的氧化铝可作为微电子器件中的电介质层或隔离层使用，具有以下优点：•高介电常数：氧化铝的介电常数较高，能够增强器件的电容效应，提高电子元件的性能。
•优异的界面特性：原子层沉积技术可以在基底表面形成非常平整且致密的氧化铝薄膜，与其他材料之间的界面接触良好，减小了电阻和电容的损失。
三级标题2：透明导电膜氧化铝在一定的条件下具有较高的透明度和导电性能，可用于制备透明导电材料，广泛应用于平板显示器、太阳能电池等领域。
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原子层沉积（ALD）
百科名片
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。
简介
原子层沉积（Atomic layer deposition)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。
单原子层沉积（atomic layer deposition，ALD），又称原子层沉积或原子层外延（atomic layer epitaxy） ，最初是由
芬兰科学家提出并用于多晶荧光材料ZnS:Mn以及非晶Al2O3绝缘膜的研制，这些材料是用于平板显示器。
由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低的沉积速度，直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。
但是到了20世纪90年代中期，人们对这一技术的兴趣在不断加强，这主要是由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，这样所使用材料的厚度降低值几个纳米数量级 [5-6]。
因此原子层沉积技术的优势就体现出来，如单原子层逐次沉积，沉积层极均匀的厚度和优异的一致性等就体现出来，而沉积速度慢的问题就不重要了。
以下主要讨论原子层沉积原理和化学，原子层沉积与其他相关技术的比较，原子层沉积设备，原子层沉积的应用和原子层沉积技术的发展。
原理
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）。
当前躯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，但是要实现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。
原子层沉积的表面反应具有自限制性（self-
limiting），实际上这种自限制性特征正是原子层沉积技术的基础。
不断重复这种自限制反应就形成所需要的薄膜。
原子层沉积的自限制特征 ：根据沉积前驱体和基体材料的不同，原子层沉积有两种不同的自限制机制，即化学吸
附自限制（CS）和顺次反应自限制（RS）过程。
化学吸附自限制沉积过程中，第一种反应前驱体输入到基体材料表面并通过化学吸附（饱和吸附）保持在表面。
当第二种前驱体通入反应器，起就会与已吸附于基体材料表面的第一前驱体发生反应。
两个前驱体之间会发生置换反应并产生相应的副产物，直到表面的第一前驱体完全消耗，反应会自动停止并形成需要的原子层。
因此这是一种自限制过程，而且不断重复这种反应形成薄膜。
与化学吸附自限制过程不同，顺次反应自限制原子层沉积过程是通过活性前驱体物质与活性基体材料表面化学反
应来驱动的。
这样得到的沉积薄膜是由于前驱体与基体材料间的化学反应形成的。
技术应用
原子层沉积技术由于其沉积参数的高度可控型（厚度，成份和结构），优异的沉积均匀性和一致性使得其在微纳电子和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力。
就目前已发表的相关论文和报告可预知，该技术可能应用的主要领域包括：
1） 晶体管栅极介电层（high-k）和金属栅电极（metal gate）
2） 微电子机械系统（MEMS）
3） 光电子材料和器件
4） 集成电路互连线扩散阻挡层
5） 平板显示器（有机光发射二极管材料，OLED）
6） 互连线势垒层
7） 互连线铜电镀沉积籽晶层（Seed layer）
8） DRAM、MRAM介电层
9） 嵌入式电容
10） 电磁记录磁头
11） 各类薄膜（<100nm）
上述领域并不代表原子层沉积技术的所有可能应用领域，随着科技的发展在不远的将来将会发现其越来越多的应用。
根据该技术的反应原理特征，各类不同的材料都可以沉积出来。
已经沉积的材料包括金属、氧化物、碳（氮、硫、硅）化物、各类半导体材料和超导材料等。
原文地址：/baike/2426.html。