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原子層沉積系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識小總結(jié)
原子層沉積是一種可以將物質(zhì)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(xué)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(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子。
原子層沉積是通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應(yīng)而形成沉積膜的一種方法(技術(shù))。當(dāng)前驅(qū)體達(dá)到沉積基體表面，它們會在其表面化學(xué)吸附并發(fā)生表面反應(yīng)。在前驅(qū)體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應(yīng)器進(jìn)行清洗。由此可知沉積反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)能否在被沉積材料表面化學(xué)吸附是實現(xiàn)原子層沉積的關(guān)鍵。氣相物質(zhì)在基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質(zhì)在材料表面都可以進(jìn)行物理吸附，但是要在材料表面的化學(xué)吸附必須具有一定的活化能，因此能否實現(xiàn)原子層沉積，選擇合適的反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)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(yīng)。ALD工藝中，首先是覆蓋(吸附)在暴露的晶圓表面的前驅(qū)體浸滿整個反應(yīng)腔。這一過程具有自限制性，因為前驅(qū)體只能吸附在暴露的區(qū)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(qū)體發(fā)生反應(yīng)，從而形成所需的材料。這一步驟也是自限制的：一旦前驅(qū)體耗盡，反應(yīng)即停止。通過重復(fù)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(yīng)給ALD帶來了眾多優(yōu)點。首先，雖然每次反應(yīng)發(fā)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(xiàn)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(cè)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(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。
最后，ALD產(chǎn)生的膜表面由易控制的化學(xué)成份組成，可達(dá)到原子級的光滑度。