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薄膜堆积丨原子层堆积（ALD）技能原理及运用 - 知乎

薄膜堆积丨原子层堆积（ALD）技能原理及运用 - 知乎切换办法写文章登录/注册薄膜堆积丨原子层堆积（ALD）技能原理及运用矢量科学-王雨​武汉大学 工学硕士什么是原子层堆积（ALD）？原子层堆积 (Atomic Layer Deposition, ALD)是一种依据化学气相堆积 (CVD) 的高精度 薄膜堆积 技能，是将物质资料以单原子膜的办法依据化学气相一层一层的堆积在衬底外表的技能。将两种或更多种前体化学品别离包含被堆积资料的不同元素，一次一种田别离引进到衬底外表。每个前体使外表饱满，构成单层资料。原子层堆积原理ALD 成长原理与传统化学气候堆积（CVD）有相似之处，不过ALD在堆积进程中，反响前驱体是替换堆积，新一层原子膜的化学反响是直接与之前一层相关联的，每次反响只堆积一层原子。具有自约束成长特色，可使薄膜共形且无针孔的堆积到衬底上。因而能够经过操控堆积周期的次数然后完结薄膜厚度的准确操控。 一个原子层堆积周期可分为四个进程：1、向基底通入榜首种前驱气体，与基体外表产生吸附或化学反响；2、用慵懒气体冲刷剩下气体；3、通入第二种前驱气体；与吸附在基体外表的榜首种前驱气体产生化学反响生成涂层，或与榜首前驱体和基体反响的生成物持续反响生成涂层；4、再次用慵懒气体将剩下的气体冲走。前驱体挑选及分类前驱体的挑选对 ALD 成长的涂层质量有着至关重要的作用，前驱体需求满意：在堆积温度下具有满足高的蒸气压，确保其能够充沛掩盖填充基底资料外表；杰出的热稳定性和化学稳定性，避免在反响最高温度极限内产生自分化；高反响活性。能敏捷在资料外表进行吸附并到达饱满，或与资料外表基团快速有用反响无毒、无腐蚀性，且副产物呈慵懒。避免阻止自约束薄膜成长资料来历广泛ALD 前驱体首要能够分为两大类：无机物和金属有机物。其间无机物前驱体包含单质和卤化物等，金属有机物包含金属烷基，金属环戊二烯基，金属 β- 2 酮，金属酰胺、金属醚基等化合物。 原子层堆积技能特征与优势 极好的三维保形性：ALD能够生成与本来基底形状共同的薄膜，即薄膜能够均匀地堆积在相似凹面的外表上 。 因而，适用于不同形状的基底； 均匀的三维薄膜 、形状和本来共同，保形性，是 ALD 技能的共同优势 。高平整性：外表无针孔，自下而上的成长机制决议了薄膜的无针孔性质 ，这关于阻挠和钝化运用是有价值的 。极好的附着性：前驱体与基底外表的化学吸附确保了极好的附着性低热预算（淀积温度低）: 可在低温（室温至400℃）下进行薄膜成长，这对温度有约束的聚合物器材和生物资料涂层十分有吸引力高准确性：经过操控反响周期可简略准确操控基底薄膜厚度，薄膜的厚度精度能够到达一个原子的厚度 。薄膜堆积工艺好坏比照工艺原子层堆积(ALD)物理气相堆积(PVD)化学气相堆积(CVD)低压化学气相堆积（LPCVD炉管）堆积原理化学外表饱满反响-堆积蒸腾-凝聚气相反响-堆积低压化学气相堆积（炉管式）堆积进程层状成长形核长大形核长大形核长大台阶掩盖率优异一般好好堆积速率慢快快较慢堆积温度低(＜500℃)低高更高均匀性优异0.07 – 0.1nm一般5nm左右较好0.5 – 2nm更好厚度操控反响循环次数堆积时刻堆积时刻气相分压堆积时刻气体比成分均匀杂质少无杂质易含杂质无杂质原子层堆积运用跟着半导体工业的不断展开，器材的标准益发纤细使得寻觅或开发更为先进的薄膜成长技能尤为重要，这些器材需求低热预算、薄膜厚度精度高和在三维 (3D) 结构上的超卓保形性，可是，传统的堆积技能，化学气相堆积(CVD)、物理气相堆积(PVD)现已不能彻底习惯这一展开趋势。ALD技能因为其堆积参数的高度可控性(厚度、成份和结构)、优异的均匀性和保形性，使其在微纳电子和纳米资料等范畴具有广泛的运用潜力。该技能运用的首要范畴包含以下方面 :高K介电质(Al2O3 ，Hf O2，Zr O，Ta 2 O5，La 2 O3):用于晶体管栅极与DRAM电容器介电层;金属栅电极(Ir，Pt，Ru，Ti N);金属互连与衬板(Cu，WN，Ta N，WNC，Ru，Ir):用于铜互连线的金属分散阻挠层，晶体管栅的半导体通孔，和存储单元运用，如DRAM电容器，钝化层;催化资料(Pt，IrCo，Ti O2，V 2 O5):用于过滤膜内的涂层，催化剂(用于轿车催化转化器的铂膜)，燃料电池用离子交换涂层;纳米结构(各种资料):用于纳米结构和MEMS周围和里边的保形堆积;生物涂料(Ti N，Zr N，Cr N，Ti Al N，Al Ti N):用于体内的医疗设备及仪器的生物相容性资料;ALD金属资料(Ru，Pd，Ir，Pt，Rh，Co，Cu，Fe，Ni);压电层(Zn O，Al N，Zn S);通明电导体(Zn O︰Al，ITO);紫外线阻挠层(Zn O，Ti O2);OLED钝化(Al2O3 );固体润滑层(WS2);光子晶体(Zn O，Zn S︰Mn，Ti O2，Ta2 N5):多孔氧化铝和反向蛋白石的内涂层;防眩和光学过滤器(Al2O3 ，Zn S，Sn O2，Ta 2 O5):法布里—珀罗触发器滤光片;电致发光器材(Sr S︰Cu，Zn S︰Mn，Zn S︰Tb，Sr S︰Ce);加工层(Al2O3 ，Zr O2):用于蚀刻势垒层，离子分散势垒层，电磁记载磁头的涂层;光学运用(Al Ti O，Sn O2，Zn O):用于纳米光学资料，太阳能电池，集成光学资料，光学薄膜，激光，各种介电质制膜;传感器(Sn O2，Ta 2 O5):用于气体传感器，pH值传感器;磨损和腐蚀按捺层(Al2O3 ，Zr O2，WS2)修改于 2023-10-24 13:07・IP 属地广东ALD原子物理化学气相堆积​附和 13​​3 条谈论​共享​喜爱​保藏​恳求

国内原子层堆积（ALD）研讨状况怎么？ - 知乎

国内原子层堆积（ALD）研讨状况怎么？ - 知乎主页知乎知书院发现等你来答​切换办法登录/注册半导体芯片（集成电路）半导体工业半导体设备ALD国内原子层堆积（ALD）研讨状况怎么？自己在国外研讨ALD 镀膜技能，想了解一下国内的研讨状况。显现悉数 ​重视者85被阅读156,847重视问题​写答复​约请答复​好问题 11​添加谈论​共享​11 个答复默许排序石大小生​北京北方华创微电子配备有限公司 出售​ 重视芯片（集成电路）从业人士 @石大小生 答复一下，我是一名半导体设备出售。据Maximize Market Research数据计算，全球半导体薄膜堆积设备商场规划从2017年的125亿美元已扩展至2020年的172亿美元，年复合添加率为11.2%，估计至2025年商场规划可达340亿美元。ALD设备在半导体薄膜堆积设备商场的占有率估计将逐渐进步原子层堆积技能（Atomic Layer Deposition，简称ALD）是一种将物质以单原子层办法逐层在基底外表构成薄膜的真空镀膜工艺。早在1974年，芬兰资料物理学家Tuomo Suntola开发了这项技能，并取得百万欧元千禧技能奖。ALD技能开端用于平板电致发光显现器，但并未得到广泛运用。直到21世纪初，ALD技能开端被半导体职业选用，经过制作超薄高介质资料代替传统氧化硅，成功处理了场效应晶体管因线宽缩小而引起的漏电流难题，促进摩尔定律进一步向更小线宽展开。Tuomo Suntola博士曾表明，ALD可显着添加组件的集成密度。揭露资料显现，ALD技能于1974年由芬兰PICOSUN公司Tuomo Suntola博士创造，在国外现已构成工业化，比方英特尔公司研制的45/32纳米芯片中的高介电薄膜。国内方面，我国引进ALD技能晚于国外三十多年。2010年10月，由芬兰PICOSUN公司和复旦大学主办了国内榜首届ALD学术交流会，初次将ALD技能引进国内。比较传统的化学气相堆积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）和物理气相堆积（Physical Vapor Deposition，简称PVD），ALD的优势在于成膜具有优异的三维保形性、大面积成膜均匀性，以及准确的厚度操控等，适用于在杂乱的形状外表和深邃宽比结构中成长超薄薄膜。数据来历：清华大学微纳加工渠道在后摩尔时代，晶圆制作的杂乱度和工序量大大进步。以逻辑芯片为例，跟着45nm以下制程的产线数量增多，特别是28nm及以下工艺的产线，对镀膜厚度和精度操控的要求更高，在引进多重曝光技能后，ALD需求工序数和设备数均大幅进步；在存储芯片范畴，干流制作工艺已由2D NAND展开为3D NAND结构，内部层数不断增高，元器材逐渐呈现高密度、深邃宽比结构，ALD的重要作用开端凸显。从半导体未来的展开来看， ALD 技能将在后摩尔时代扮演着益发重要的人物。数据来历：ResearchGate从半导体薄膜堆积设备的细分商场上来看，现在CVD及PVD设备商场占有率别离为56%、23%，ALD设备的商场占有率仅为11%，但据我国台湾工业技能研讨院的陈述显现，三者2020-2025年均复合添加率别离为8.5%，8.9%和26.3%，可见ALD设备的商场远景宽广。ALD分类依照不同产品类型，包含如下几个类别： 工业出产型设备、研制型设备 。 依照不同运用，首要包含如下几个方面： 半导体及集成电路、光伏职业、其他。ALD设备厂商介绍咨询机构Yole数据显现，荷兰先晶半导体（ASM）、日本东京电子（TEL）是ALD设备职业的双巨子，两者的商场占有率算计挨近80%。与此一起，包含美国泛林（Lam）、运用资料（AMAT）等世界半导体设备厂商的产品线均包含ALD设备。首要厂商包含：ASM InternationalTOKYO ELECTRONLam ResearchApplied MaterialsEugenusVeecoPicosun（已被AMAT收买）Beneq（已被中车收买）Leadmicro（江苏微导）北方华创抱负动力Oxford InstrumentsFORGE NANOSolaytecNCDCN1因为题主想知道国内的状况，国内其实还有好几家都在做ALD，比方邑文、拓荆、中微，现在先整理上面的说到的微导和华创，整理如下：Leadmicro（江苏微导）据最新财报发表，2021年微导纳米完结ALD相关出售收入约4.28亿元，同比添加约37%；到2022年5月末，公司在手订单已有15.44亿元。依据广发证券发布的研讨陈述，全球前五大ALD半导体配备公司ASM、TEL、Lam等在ALD范畴的出售额约在52.7-3.9亿元之间，微导纳米的ALD设备收入跻身世界干流ALD供货商。另据《我国光伏工业年度陈述》（2020-2022）以及半导体设备职业上市公司揭露信息，微导纳米近两年ALD产品收入规划在国内同类企业中位列榜首。短短几年间，微导纳米从名不见经传到国内ALD设备职业的龙头企业，如此快速展开的背面，是有着近700人研制制作团队的支撑。微导纳米CTO黎微明博士具有近30年的ALD技能研制和工业化经历，是最早从事ALD技能研讨的华人之一，长时刻担任世界ALD会议技能委员会成员，也是我国ALD会议发起人，在国内外ALD技能范畴享有很高名誉。一起，微导纳米与下流客户以及海内外教研单位深度协作，并筹建了支撑前瞻项目概念机、潜在客户样品验证的工业化运用中心，先后建立江苏省原子层堆积技能工程技能研讨中心、江苏省外国专家作业室、江苏省博士后立异实践基地、江苏省研讨生作业站等科研渠道，具有承当半导体中心设备项目的技能储备和人才根底，是国内少量能协同客户在半导体先进制程处理方案上进行技能立异和工业化的设备厂商之一。依据瑞士MeyerBurger公司MAiA2.1机型与微导纳米KF6000机型的数据参数比照，在每年每GW产能的状况下，选用微导纳米KF6000设备价格优势约为500万元，满产能TMA耗费优势约为662.26万元，本钱优势算计为1162.26万元。微导纳米称，在确保平等水平工艺完结的一起，凭仗产品带来的下流用户降本优势，公司设备敏捷抢占商场，完结了对进口产品的国产代替。尔后，微导纳米经过不断的技能优化与新工艺开发，公司设备产能持续打破，均匀产能可达10,000片/小时，最高产能可达12,000片/小时。据TaiYangNews数据显现，相较于国内外闻名厂商，微导纳米堆积Al2O3的镀膜设备产能、设备运转率均优于世界同类设备，TMA 运用率等方针到达世界同类设备先进水平。能够成功走向商场，除了夯实的技能根底外，共同、丰厚的产品线更是微导纳米开疆辟土的利器。微导纳米首先将其ALD产品用于光伏工业的高效电池片出产，相关设备在PERC、TOPCon等高效电池技能展开进程中起到了重要作用，充沛展现了公司的技能底蕴和立异实力。其与国内前十大电池片厂商长时刻协作，产品成为包含通威太阳能、隆基股份 、 阿特斯、爱旭股份、晶科动力等业界闻名高效太阳能电池片出产商的中心设备，并逆向出口欧洲商场，迈出了国产ALD设备走向世界的重要一步。2017-2019年，微导纳米首要设备出售量别离0台、8台、38台，呈现逐年进步。在成功将 ALD 技能运用于光伏范畴后，具有半导体技能基因的中心团队将目光从头瞄准了对技能水平和工艺要求更高的半导体薄膜堆积设备范畴，在极短的时刻内取得多家国内闻名半导体公司的商业订单。此外，其与多家国内半导体厂商及验证渠道签署了保密协议并展开产品技能验证等协作，针对国内半导体薄膜堆积各细分运用范畴研制试制新式 ALD 设备。为了加快集成电路范畴的布局，微导纳米拟募资5亿元投建集成电路相关的项目。其间，2.82亿元投建年产120台依据原子层堆积技能的光伏、柔性电子及半导体设备扩建项目以及1.18亿元投建集成电路高端配备工业化运用中心项目，两大项目建造期均为2年。在逻辑芯片范畴，微导纳米是国内首家成功将量产型High-k原子层堆积设备运用于28nm节点集成电路制作前道出产线的国产设备公司，据介绍其零部件国产化率有望于2023年到达95%，设备整体体现和工艺要害功用参数到达世界同类水平，并已取得客户重复订单认可，成功处理了我国半导体中心设备之一的国产化难题。在存储芯片范畴，公司ALD设备凭仗原子等级的薄膜厚度和均匀性、高阶梯掩盖率，以及准确操控的多元掺杂和叠层等技能，可满意先进存储器材制作进程中的工艺要求。此外，其产品在新式存储器的工艺需求中也有着广泛的运用远景。在第三代半导体范畴，跟着5G通讯、新动力轿车和充电桩等商场加快，进一步推进IGBT、SiC、GaN等功率器材的需求。ALD技能的金属氧化物、氮化物薄膜可作为栅氧层、钝化层和过渡层等，起到更好的器材漏电按捺、阻水阻氧作用。日前，微导纳米为国内某化合物半导体制作标杆企业定制的先进ALD设备已成功发货，这也标志着微导纳米首先迈出国产ALD设备进军先进化合物半导体微纳器材制作商场的坚实脚步。在新式显现技能范畴，如AR、VR等消费类终端的展开，Mini/Micro LED 和Micro-OLED商场规划快速进步。微导纳米开宣布批量式原子层堆积镀膜体系，该设备具有产能高、归纳本钱低一级优势，可为micro-OLED硅基微型显现器、先进晶圆封装、MEMS等供应定制化量产处理方案。值得一提的是，公司ALD设备在Micro-OLED方面的量产化运用，已收到客户的多个订单。罗列微导半导体用ALD[1]：iTomic HiK系列原子层堆积镀膜体系iTomic HiK系列原子层堆积镀膜体系适用于先进制程高介电常数（High-k）栅氧层、MIM电容器绝缘层、TSV介质层等薄膜工艺需求；HiK ALD系列设备凭仗原子等级的准确操控、高掩盖率薄膜堆积和极高的工艺均匀性等优势，可为先进逻辑芯片、存储芯片以及先进封装制程供应介质层等要害工艺处理方案。相关技能和设备方针到达国内一流、世界先进水平。产品特色1、兼容8至12英寸单片热ALD量产工艺;2、选用原创规划的反响腔、源运送体系以及准确控温方案，可满意优异的薄膜均匀性和重复性需求，更合适三维和深邃宽比器材结构内的薄膜成长;3、薄膜资料：Al2O3、HfO2、ZrO2、SiO2、La2O3、Ta2O5、TiO2、ZnO、CeO2等;4、配备多至4种独立的高温前驱体运送体系，满意多元掺杂工艺需求;5、设备经过28 nm量产工艺需求验证，并具有向更先进技能节点工艺的拓宽才能。Tomic MeT系列原子层堆积金属化镀膜系Tomic MeT系列原子层堆积金属化镀膜体系适用于栅极金属（Gate Metal）、功函数调理金属层（Work Function）、MIM金属电极、分散阻挠层等要害工艺。MeTALD系列设备在确保工艺中原子等级的膜厚准确操控和高薄膜均匀性的一起，配备自主规划的Degas反响腔，能有用对晶圆进行预处理，去除晶圆外表水汽和杂质，增强薄膜附着性、下降金属化膜层电阻率，然后改进电功用。可为先进逻辑芯片、存储芯片制程及先进芯片封装的金属化等要害工艺供应处理方案。产品特色1、选用CTPTM (Close-to-Point)运送技能，进步薄膜均匀性和重复性以及台阶掩盖率，更好地满意深邃宽比结构的堆积需求；2、配备in-situ腔体清洗体系，削减污染和缺陷，进步设备运用功率和寿数；3、薄膜资料：TiN、TaN、AlN、Ru、Pt、W、AlTi等；4、选配Degas反响腔，有用预处理晶圆，去除外表水汽和杂质，削减堆积缺陷，进步薄膜质量，改进电功用；5、满意14 nm的量产工艺需求，可延展运用至更先进IC技能节点。iTomic PE系列等离子体增强原子层堆积（PEALD）体系iTomic PE系列等离子体增强原子层堆积（PEALD）体系可依据不同温度要求制备氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅等先进薄膜制备工艺及运用，经过精准快速操控成膜速度、超低反响温度、资料配比等技能，完美完结资料厚度均匀性、膜应力，热进程，以及阶梯掩盖率等极具应战的工艺需求，技能到达世界先进水平。iTomic PE系列设备可为先进逻辑芯片、存储芯片、先进封装等供应客制化掩膜层、介质层、多级图画化（SADP & SAQP）等要害工艺处理方案。产品特色1、选用共同的Thunder BalanceTM技能，完结射频作用的毫秒级切换，具有工艺稳定性好、循环周期短等特色；2、多区加热体系确保反响温度的均匀性及稳定性，大大进步薄膜的均匀性；3、薄膜资料：SiO2, LTO SiO2, Si3N4, SiCNx, SiOCx等；4、选用特有的Hydro ThermalTM技能，完结低温工艺平稳可控，满意低温堆积工艺运用；5、多腔规划,可搭载1至多个PM，每个PM具有1至多个工艺站，可完结高产能、低本钱的出产处理方案。iTomic MW系列批量式原子层堆积镀膜体系选用立异的批量型（mini-batch）腔体规划，可一次处理25片12英寸晶圆，适用于成膜镀率低，厚度要求高，以及产能要求高的要害工艺及运用。iTomicMW系列产品运用特有的流场规划，具有成膜速度快，占地面积小，产能高、运用本钱低一级优势，为先进存储芯片以及micro-LED显现器、MEMS等供应定制化量产的处理方案。产品特色1、25片12寸晶圆（兼容8寸晶圆）MW ALD体系，适用于厚膜或成长率较低的工艺需求；2、供应优异的薄膜片内（WiW）和片间（WtW）均匀性，更好地满意先进制程工艺需求；3、薄膜资料：Al2O3、HfO2、ZrO2、SiO2、Ta2O5、TiO2、ZnO、TiN等；4、与炉管型设备比较，MW ALD系列在削减颗粒度的一起大大下降了热进程，避免芯片器材在制程中的热损害。iTomic Lite轻型系列原子层堆积镀膜体系选用原创规划开发的自动化渠道与模块化ALD反响腔相结合，以国产化零部件为主导，能够按需配备PEALD或Thermal ALD等工艺需求。Lite ALD系列设备具有强壮的兼容性，其硬件配备在坚持量产机型强壮功用的前提下，可满意各类晶圆标准（6、8英寸）量产工艺需求，一起也可满意客户高端研制和新工艺试量产需求。Lite ALD系列可广泛运用于功率器材、MEMS、光电器材等第三代半导体器材范畴。产品特色1、灵敏兼容Thermal ALD和PEALD工艺运用；2、自在配备半自动或全自动体系；3、薄膜资料：Al2O3、SiO2、Ta2O5、TiO2、ZnO、AlN、TiN等；4、满意6、8英寸晶圆量产工艺需求；5、满意高端研制客户需求及新工艺的开发和量产。北方华创方华创事务包含半导体配备、真空配备等电子工艺配备和电子元器材，产品体系较为丰厚，其光伏范畴薄膜堆积设备首要选用PECVD 技能道路，半导体薄膜堆积设备首要运营 PVD 产品，ALD 设备已完结出售，部分客户处于工艺验证阶段。北方华创微电子自2014年开端布局ALD设备的开发方案，历时四年，成功推出运用于集成电路范畴的量产型单片ALD设备——Polaris A630，运用于堆积集成电路器材中的高介电常数和金属栅极薄膜资料，设备的中心技能方针到达世界先进水平。2017年12月5日，12英寸原子层堆积(Atomic Layer Deposition，ALD)设备进驻上海集成电路研制中心。北方华创ALD设备是用加热的办法，经过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、完结对膜层厚度的准确操控，可用于堆积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。现在，北方华创推出的ALD设备能够满意28-14nm FinFET和3D NAND原子层堆积工艺要求，现在正处于验证阶段。罗列华创半导体用ALD[2]：Polaris PE系列PEALD 设备Polaris PE系列PEALD设备是规划适用于科学研讨、企业研制和大规划自动化出产的灵敏、牢靠的等离子体增强型原子层堆积工艺渠道。该设备十分合适从研制阶段的薄膜堆积扩展到大规划的工业化出产。差异于一般CVD或PECVD原理，PEALD可堆积超薄的、深邃宽比的膜层。Polaris PE系列PEALD设备是用射频的办法，经过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、完结对膜层厚度的准确操控，可用于堆积SiO2、SiNx、TiN、ALN等多种薄膜。Polaris PE系列PEALD设备经过高效能CCP等离子体能供应满足多的活性源，一起将自在离子对衬底薄膜的损害下降，共同的气路、腔体结构规划、合作相应的工艺配方，成功完结了不同薄膜的堆积厚度可控性；此设备可晋级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其他选项；特别规划的进气结构，处理了传统腔室的颗粒问题，使之具有杰出的洁净度，改进产品的电功用和良率；设备体系易于装置保护，大大进步了装机和PM的周期。Polaris A系列ALD 设备Polaris A系列ALD设备是规划适用于科学研讨、企业研制和大规划自动化出产的灵敏、牢靠的原子层堆积ALD工艺渠道。该设备十分合适从研制阶段的薄膜堆积扩展到大规划的工业化出产。差异于一般CVD或PECVD原理，ALD可堆积超薄的、深邃宽比的膜层。Polaris A系列ALD设备是用加热的办法，经过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、完结对膜层厚度的准确操控，可用于堆积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。Polaris A系列ALD设 备经过共同的气路、腔体结构规划、合作相应的工艺配方，成功完结了不同薄膜的堆积厚度可控性；此设备可晋级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其 他选项；特别规划的进气结构，处理了传统腔室的颗粒问题，使之具有杰出的洁净度，改进产品的电功用和良率；设备体系易于装置保护，大大进步了装机和PM的周期。Promi+ 系列手动ALD 设备Promi+系列ALD设备是规划适用于科学研讨、企业研制和小规划出产的灵敏、牢靠的手动原子层堆积ALD工艺渠道。该设备十分合适从大专院校研制阶段的薄膜堆积到小规划的工业化出产。该手动ALD渠道可堆积超薄的、深邃宽比的膜层。Promi+系列ALD设备可兼容加热和射频的办法，可用于堆积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN、ALN、SiO2、SiNx等多种薄膜。Promi+系列ALD设 备经过共同的气路、腔体结构规划、合作相应的工艺配方，成功完结了不同薄膜的堆积厚度可控性；此设备可晋级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其 他选项；特别规划的进气结构，处理了传统腔室的颗粒问题，使之具有杰出的洁净度，改进产品的电功用和良率；设备体系易于装置保护，大大进步了装机和PM的周期。祝各位朋友中秋高兴。石大小生2022.09.09于宿州参阅^微导 http://www.leadmicro.com/index.php?tcon=product&a=type&tid=15^北方华创 https://www.naura.com发布于 2022-09-09 20:36​附和 95​​22 条谈论​共享​保藏​喜爱收起​Bb猫儿​ 重视 良久没有更新，上一次比照了两种CVD设备，LPCVD和PECVD。 因为篇幅所限，ALD设备（原子层堆积）在光伏电池中的运用，在这里用一篇小短文来介绍一下。 查阅了不少研讨陈述，现在还没有专门写ALD设备的，与现在还没有专职的上市公司有联络。正好翻到了未上市公司的招股书，作为ALD设备的学习入门。 技能道路挑选 长时刻来看 TOPCon、HJT电池将成为未来工业化干流，TOPCon 电池和 HJT 电池关于薄膜堆积的需求更高。 PVD在光伏电池片镀膜技能道路上，根本现已出局。 在新式电池技能的道路挑选上，就只有CVD和ALD两种，当然 ALD广义上说也算是CVD的一种。 借用上一篇文章的技能道路图谱，展现下现在的技能途径。 而在光伏范畴的运用中，每家公司说法又都不太共同。 现在比较干流的观念是，在TOPCon范畴首要是三种技能道路LPCVD/PECVD/ALD，而在HJT范畴ALD或许就派不上用场。 当然，依照公司的说法，他们的ALD技能能完结电池新技能的通吃，还包含钙钛矿电池。 至于实践运用怎么，还需求时刻来查验。 原子层堆积 PVD、CVD、ALD 技能均为薄膜气相堆积技能，但其工艺原理有所差异。 其间 PVD 是运用物理进程完结镀膜，CVD 和 ALD 均是经过化学反响制备固态物质完结镀膜。 ALD （Atomic Layer Deposition）技能是一种特别的真空薄膜堆积办法，具有较高的技能壁垒。 经过ALD 镀膜设备能够将物质以单原子层的办法一层一层堆积在基底外表，每镀膜一次/层为一个原子层，依据原子特性，镀膜 10 次/层约为 1nm。 读起来或许有点拗口，用图例或许会看得更明晰一点。 对照上图，咱们能够看到ALD首要分为几个进程的循环。 铝源注入：加热后的三甲基铝（TMA）蒸汽注入为金属铝源，其间TMA包含一个铝原子+三个前驱体原子。气体清洗一：运用慵懒气体，将剩下的 TMA 蒸气和反响副产物甲烷带出反响室。氧源注入：水蒸气脉冲进入反响室和 TMA 前驱体吸附的外表持续进行外表化学反响。气体清洗二：清洗气体把剩下的水蒸气和反响副产物甲烷带出反响室。 上面的进程循环往复，每次循环完结镀膜一层原子，直到镀到方针厚度中止。 运用ALD设备镀膜，能够完结三大长处，即三维共形性、均匀性（细密且无孔）、原子级的厚度操控。 终究镀成的膜，长成这样，特别合适不规则形状的均匀镀膜。 从上图能够显着的看到，因为镀膜质量不均匀一开端PVD技能就出局了。 而CVD和ALD技能，在改进后还在一争高低。 当然，ALD技能杰出的成膜质量，也是以献身了成膜速度为价值的。 在工业化量产的范畴，则需求寻觅质量、功率、经济性的平衡点。 写在最终 从技能原理来看，三种技能道路在新式电池技能范畴都有运用空间，其间 PVD 运用环节相对单一，CVD 和 ALD 或许的运用环节较多。 通读公司的招股书和回复函，其间有一句让我形象十分深入。 功率上限决议了何种电池技能途径有更久远的赢利开释，是电池技能途径晋级的判别规范，而本钱决议了短期何种电池技能能够最早完结量产。 实验室理论和工业量产，永久不是同一件事。 也恰如咱们相同，研讨和出资，也需求一向找到一个平衡点。咱们共勉。 发布于 2022-07-04 01:07​附和 47​​7 条谈论​共享​保藏​喜爱

一文了解原子层堆积（ALD）技能的原理与特色 - 知乎

一文了解原子层堆积（ALD）技能的原理与特色 - 知乎切换办法写文章登录/注册一文了解原子层堆积（ALD）技能的原理与特色复纳科技​已认证账号什么是原子层堆积技能原子层堆积技能（ALD）是一种一层一层原子级成长的薄膜制备技能。抱负的 ALD 成长进程，经过挑选性替换，把不同的前驱体露出于基片的外表，在外表化学吸附并反响构成堆积薄膜。20 世纪 60 时代，前苏联的科学家对多层 ALD 涂层工艺之前的技能（与单原子层或双原子层的气相成长和剖析相关）进行了研讨。后来，芬兰科学家独立开宣布一种多循环涂层技能（1974年，由 Tuomo Suntola 教授恳求专利）。在俄罗斯，它曩昔和现在都被称为分子层堆积，而在芬兰，它被称为原子层外延。后来更名为更通用的术语“原子层堆积”，而术语“原子层外延”现在保存用于（高温）外延 ALD。Part 01.原子层堆积技能根本原理一个完好的 ALD 成长循环能够分为四个进程：1.脉冲榜首种前驱体露出于基片外表，一起在基片外表对榜首种前驱体进行化学吸附2.慵懒载气吹走剩下的没有反响的前驱体3.脉冲第二种前驱体在外表进行化学反响，得到需求的薄膜资料4.慵懒载气吹走剩下的前驱体与反响副产物 原子层堆积（ ALD ）原理图示涂层的层数（厚度）能够简略地经过设置接连脉冲的数量来确认。蒸气不会在外表上凝聚，因为剩下的蒸气在前驱体脉冲之间运用氮气吹扫被排出。这意味着每次脉冲后的涂层会自我约束为一个单层，而且答应其以原子精度涂覆杂乱的形状。假如是多孔资料，内部的涂层厚度将与其外表相同！因而，ALD 有着越来越广泛的运用。Part 02. 原子层堆积技能事例展现原子层堆积一般触及 4 个进程的循环，依据需求重复屡次以到达所需的涂层厚度。在成长进程中，外表替换露出于两种互补的化学前驱体。在这种状况下，将每种前驱体独自送入反响器中。下文以包覆 Al2O3 为例，运用榜首前驱体 Al(CH3)3（三甲基铝，TMA）和第二前驱体 H2O 或氧等离子体进行原子层堆积，具体进程如下：反响进程图示在每个周期中，履行以下进程： 01 榜首前驱体 TMA 的活动，其吸附在外表上的 OH 基团上并与其反响。经过正确挑选前驱体和参数，该反响是自限性的。Al(CH3)3 + OH => O-Al-(CH3)2 + CH402运用 N2 吹扫去除剩下的 Al(CH3)3 和 CH403第二前驱体（水或氧气）的活动。H2O（热 ALD）或氧等离子体自在基（等离子体 ALD）的反响会氧化外表并去除外表配体。这种反响也是自限性的。O-Al-(CH3)2 + H2O => O-Al-OH(2) + (O)2-Al-CH3 + CH404运用 N2 吹扫去除剩下的 H2O 和 CH4，持续进程 1。因为每个曝光进程，外表位点饱满为一个单层。一旦外表饱满，因为前驱体化学和工艺条件，就不会产生进一步的反响。为了避免前驱体在外表以外的任何地方产生反响，然后导致化学气相堆积（CVD），有必要经过氮气吹扫将各个进程分隔。Part 03. 原子层堆积技能的长处因为原子层堆积技能，与外表构成共价键，有时乃至浸透（聚合物），因而具有超卓的附着力，具有低缺陷密度，增强了安全性，易于操作且可扩展，无需超高真空等特色，具有以下长处：厚度可控且均匀经过操控堆积循环次数，能够完结亚纳米级精度的薄膜厚度操控，具有优异的重复性。大面积厚度均匀，乃至超越米标准。涂层外表润滑完美的 3D 共形性和 100% 阶梯掩盖：在平整、内部多孔和颗粒周围样品上构成均匀润滑的涂层，涂层的粗糙度十分低，而且彻底遵从基材的曲率。该涂层乃至能够成长在基材上的尘埃颗粒下方，然后避免呈现针孔。ALD 涂层的完美台阶掩盖性适用多类型资料一切类型的物体都能够进行涂层：晶圆、3D 零件、薄膜卷、多孔资料，乃至是从纳米到米标准的粉末。且适用于灵敏基材的温文堆积工艺，一般不需求等离子体。可定制资料特性适用于氧化物、氮化物、金属、半导体等的规范且易于仿制的配方，能够经过三明治、异质结构、纳米层压资料、混合氧化物、梯度层和掺杂的数字操控来定制资料特性。宽工艺窗口，且可批量出产对温度或前驱体剂量改变不灵敏，易于批量扩展，能够一次性堆叠和涂覆许多基材，并具有完美的涂层厚度均匀性。发布于 2024-02-27 09:44・IP 属地上海ALD​附和​​添加谈论​共享​喜爱​保藏​恳求

ALD (Atomic Layer Deposition) - 知乎

ALD (Atomic Layer Deposition) - 知乎首发于半导体工艺切换办法写文章登录/注册ALD (Atomic Layer Deposition)小叮当半导体和Plasma技能相关，缓慢更新。 跟着半导体器材和资料的标准不断下降，而器材中的高宽比不断添加，半导体资料运用的薄膜更多的需求以原子为单位操控。要求优异的 step coverage，而且堆积温度低以避免界面分散和氧化。以原子层为单位堆积技能 “Atomic Layer Deposition(ALD)” 的开发战胜了本来的半导体技能约束。 ALD 技能和CVD, PVD 薄膜成长技能比较具有以下优势：1.大部分ALD 工艺在400度以下的低温进行；2. 因为是以原子为单位堆积，能够准确的操控十分薄的薄膜，杂质含量低，几乎没有pin hole； 3. ALD 即便在 High Aspect Ratio也能满意100%的step coverage。 可是，ALD 也存在缺陷，受原子层堆积机制约束堆积速度慢。因而，ALD 首要用在需求准确操控薄膜的工艺，如栅极介电膜、电容介电膜和金属阻挠层。ALD 薄膜成长机制 ALD是经过将气相前驱体脉冲替换地通入反响器并在基体上化学吸附并反响而构成薄膜。经过供应慵懒气体（Ar,N2等）分隔各种反响物，单个原子层堆积，并重复堆积操控厚度。 即，ALD 不是经过气体气相反响来堆积，而是一种反响物吸附在基体上，然后第二或许第三种气体进入并与基体化学吸附成膜。这种反响称为自限性反响（ Self-limiting Reaction）。自限性反响只产生在反响物和外表的反响，反响物和反响物不产生反响，因而能够以原子层为单位堆积。​​图1 原子层堆积原理 （ Ref： ALD(Atomic Layer Deposition) Process Technology in the Semiconductor Industry/Chul Joo HWANG/2012） 如图所示 ALD 工艺进程： 反响物交差化学吸附（Alternating Chemisorption） -> 外表反响 (Surface Reaction)-> 解吸附(Desorption) （1）当“A”反响物供应到基体时，“A”与基体外表反响产生化学吸附。当“A”完结原子层吸附后，即便供应过量的“A”也不再反响（ Self-limiting Reaction）。 （2）反响物“A”不再反响的状态下，通入慵懒气体除掉过量的“A”反响物。 （3）​当容器内的反响物“A”彻底除掉后，通入反响物“B”。“B”与基体外表吸附的“A”反响而被化学吸附。当“B”在外表饱满后，反响中止。（ Self-limiting Reaction）。 （4）：​反响物“B”不再反响的状态下，通入慵懒气体除掉过量的“B”反响物。 （1）~(4)为一个cycle，cycle重复进行到达所需的厚度。原子层堆积需求满意以下条件。 a. ALD 堆积进程包含一系列独立的进程。假如两种反响物不别离而彼此混合，会产气愤相反响。 b. 反响和外表之间的反响有必要是自限性反响ALD 的优缺陷长处 1) 能够构成纳米级的薄膜 2) 能够准确的操控薄膜的厚度和成分 3) 能够扫除气相反响形成的particle,堆积的薄膜物理和电学功用相对优异. 4) 与CVD比较，ALD在低温进行，能够避热分散导致的器材功用不良。 5) 即便在杂乱的基体外表也能确保挨近100%的 step coverage缺陷 1)为了供应满足的source，需求挑选高蒸汽压，无热分化的高反响性前驱体 2)在堆积进程中需求严厉别离各前驱体，薄膜成长速度慢。ALD 堆积设备 ALD 设备依据反响容器不同可分为 semi batch, batch, single typeALD 设备 Batch Type： 能够一起堆积批量晶圆的设备 Semi-Batch Type： 能够一起堆积多张晶圆的设备 Single Type：一次堆积一张晶圆的设备 Batch型设备一次堆积许多晶圆，被以为能够战胜ALD薄膜成长速率低的缺陷。因而，Batch型设备在ALD工艺用于量产的前期遭到许多重视。但跟着器材集成度进步，batch办法堆积薄膜的晶圆因放置方位不同而膜质量有不同。而single type ALD 晶圆间的差异小，可是出产率低，在量产中有很大约束。 出于以上原因，近来semi-batch 遭到重视。它介于两者之间，能够在确保晶圆特性均一的一起有较高的出产率。发布于 2022-07-20 22:30半导体工业​附和 62​​10 条谈论​共享​喜爱​保藏​恳求转载​文章被以下专栏录入半导体工艺八大工

原子层堆积（ALD） - 牛津仪器

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ALD

原子层堆积（ALD）

原子层堆积（Atomic Layer Deposition，ALD）是一种先进的堆积技能，答应以准确操控的办法堆积数纳米厚度的薄膜。ALD不只供应了超卓的厚度操控和均匀性，还能够对高长宽比结构进行全掩盖的包覆。

ALD依赖于自约束的外表反响，因而针孔和微粒含量一般很低，有利于广泛的运用。薄膜和界面操控水平以及所供应的高薄膜质量是许多运用所寻求的。运用等离子体能够改进薄膜功用，操控薄膜，并运用多种资料。共同灵敏的外表预处理可完结低损害加工。

白皮书

用于量子器材的 ALD

用于氮化镓电力电子器材的ALD和ALE

面向钙钛矿太阳能电池的ALD

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面向二维资料的原子层堆积（ALD）

原子层堆积是怎么作业的？

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亮点

以极致的厚度精度成长出高质量薄膜，一次只能成长单层原子层

晶圆厚度可达200 mm，典型均匀度<±2%

即便在高纵横比结构中也能完结超卓的阶梯掩盖

高度贴合的掩盖

低针孔和颗粒水平

低损害和低温工艺

削减成核推迟适用于多种资料和工艺

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