ALD原子层沉积综述.ppt

1、一、1、原子层沉积的回顾与实验进展，谢来军报道，一、2、原子层沉积的回顾与实验进展，简述反应过程自我限制及其特点前驱体技术的发展应用测试过程，一、3、发展过程简介，原子层沉积(ALD)是一种基于表面气相化学反应的薄膜沉积技术。也称为原子层外延(ALE)技术。20世纪60年代，前苏联科学家阿列克斯考斯基首次报道了使用四氯化钛和四氯化锗前驱体的ALD生长过程。20世纪70年代，芬兰人孙托拉和约翰逊获得了这项技术的专利。制约因素：复杂表面化学反应的生长速度慢：20世纪90年代中期，集成电路的慢沉积速度被逐步解决，A，4，ALD反应过程，A，5，ALD自限制，化学吸附自限制CS-ALD顺序反应自限制R

2、S-ALD，A，6，ALD自限制特性，1宽温度窗口，A，7，ALD自限制2自饱和，3大台阶覆盖，4纳米尺度薄膜厚度，5低生长温度，6慢生长速度，A，8，ALD的前身，和选择1反应源必须具有足够高的蒸气压，以确保它能够完全覆盖或填充衬底材料的表面(反应源的蒸气压约为0 . 1升)；2反应源必须具有足够好的化学稳定性，并且不能自分解，或溶解基材或沉积薄膜。3.反应源还必须具有一定的反应性，能够在材料表面快速进行化学吸附，并保证在短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地反应。A，9，ALD的前体和ALD的反应源可分为两大类：无机物和金属有机物。无机物的反应源包括单质和卤化物；金属有机

3、反应源包括金属烷基、金属环戊二烯基、金属-2酮(-二酮)、金属酰胺、金属脒盐和其他化合物。A，10，ALD的前驱体，A，11，ALD的前驱体，A，12，ALD的前驱体，A，13，ALD技术的发展，1 T-ALD热处理原子层沉积，2 PE-ALD等离子体增强工艺是等离子体辅助和ALD技术的结合，3 EC-ALD结合电化学沉积和原子层沉积技术，A，14， ALD技术的发展同时将在沉积温度下不相互反应的互补的聚乙烯-ALD反应源引入反应室，然后关闭反应源并净化反应室，然后施加直接的等离子体脉冲。 这种等离子体环境产生高活性自由基，并与吸附在基底上的反应物反应。关闭等离子体可以快速去除活性自由基源，并

4、且流经反应室的清洁气体将去除过量的自由基和反应副产物。ALD技术的发展，(1)更快的沉积速率和更短的沉积时间，(2)降低薄膜生长所需的温度。(3)单体选择性强。(4)可以生长出优异的金属薄膜和金属氮化物，如钛、钽和钽，但是很难实现ALD效应。，a，16，ALD技术的发展，EC-ALD:表面限制反应扩展到化合物中不同元素的单一ALD，化合物的组成元素的原子层通过欠电位沉积形成，然后通过组成元素的单一原子层交替沉积形成化合物膜，a，17，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技术在纳米材料中的应用，空心纳米管，纳米孔尺寸的控制，具有高纵横比的纳米图案，纳

5、米粒子和纳米管的涂覆应用于光学薄膜：由于薄膜厚度的精确控制和ALD大面积均匀性的特点，厚度可以在1%以内变化，并且同一批衬底的特性是相同的，这可以提高抗反射效率和抗激光性能。一、18、实验进展，逐步掌握ALD仪器的结构、仪器操作、工作原理，总结使用ALD仪器的方法和注意事项，并在此基础上，在纯铜片上原子层沉积不同厚度的氧化铝，测试其耐腐蚀性，为实验室兄弟样品沉积氧化铝，并探讨对其光电性能的影响。实验进展，铜片的预处理：将纯铜片依次用500/1000/2000目砂纸打磨，然后在抛光机上抛光。抛光后，铜片用乙醇、丙酮、乙醇和去离子水超声处理500秒。用氮气干燥，使用三甲基铝和水作为前体。在沉积温度为150时，循环次数为10/50/100/200/500/1000/5000的氧化铝沉积在铜片上。沉积后，用导电粘合剂将沉积的铜片连接到导线上，然后置于烘箱70中并加热2小时。导电胶固化后，用环氧树脂封装，固化12小时，准备极化和阻抗测试。A，20，测试过程，极化和阻抗测试：使用0.1摩尔/升硫酸钠溶液作为电解质。电化学工作站与红色工作电极、绿色反电极和白色参比电极相连。打开电化学工作站软件，点击程序交流阻抗，将低频值设置为0.1，进行阻抗测试。阻抗测试完成后，