原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）

原子層沉積 (AtomicLayer Deposition, ALD)是指通過(guò)單原子膜逐層生長(zhǎng)的方式，將原子逐層沉淀在襯底材料上。典型的 ALD 采用的是將氣相前驅(qū)物（Precursor）交替脈沖式地輸人到反應(yīng)器內(nèi)的方式。

例如，首先將反應(yīng)前驅(qū)物 1通入到襯底表面，并經(jīng)過(guò)化學(xué)吸附，在襯底表面形成一層單原子層，接著通過(guò)氣泵抽走殘留在襯底表面和反應(yīng)腔室內(nèi)的前驅(qū)物1；然后通入反應(yīng)前驅(qū)物2到襯底表面，并與被吸附在村底表面的前驅(qū)物1 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在耐底表面生成相應(yīng)的薄膜材料和相應(yīng)的副產(chǎn)物；當(dāng)前驅(qū)物1完全反應(yīng)后，反應(yīng)將自動(dòng)終止，這就是 ALD 的自限制 (Self-Limiting）特性，再抽離殘留的反應(yīng)物和副產(chǎn)物，準(zhǔn)備下一階段生長(zhǎng)；通過(guò)不斷重復(fù)上述過(guò)程，就可以實(shí)現(xiàn)沉積逐層單原子生長(zhǎng)的薄膜材料。

ALD與 CVD 都是通入氣相化學(xué)反應(yīng)源在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方式，不同的是 CVD 的氣相反應(yīng)源不具有自限制生長(zhǎng)的特性。由此可見(jiàn)，開發(fā)ALD 技術(shù)的關(guān)鍵是尋找具有反應(yīng)自限制特性的前驅(qū)物。

由于 ALD 技術(shù)逐層生長(zhǎng)薄膜的特點(diǎn)，所以 ALD 薄膜具有極佳的合階覆蓋能力，以及極高的沉積均勻性和一致性，同時(shí)可以較好她控制其制備薄膜的厚度、成分和結(jié)構(gòu)，因此被廣泛地應(yīng)用在微電子領(lǐng)域。尤其是 ALD 具有的極佳的臺(tái)階覆蓋能力和溝槽填充均勻性，十分適用于棚極側(cè)墻介質(zhì)的制備，以及在較大高寬比的通孔和溝槽中的薄膜制備。

ALD 技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闁艠O側(cè)墻生長(zhǎng)、高k柵介質(zhì)和金屬柵（Metal Gate）、銅互連工藝中的阻擋層 (BarierLayer）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)、光電子材料和器件、有機(jī)發(fā)光二極管 ( OrganieLight Eimiting Diode, OLED）材料、DRAM 及 MRAM 的介電層、嵌人式電容、電磁記錄磁頭等各類薄膜。

隨者集成電路的發(fā)展，器件的尺寸越來(lái)越小，生長(zhǎng)的薄膜厚度不斷縮小且深槽深寬比不斷增加，使得 ALD 技術(shù)在先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用越來(lái)越多，如從平面器件轉(zhuǎn)到 FinFET 器件后，自對(duì)準(zhǔn)兩次曝光技術(shù)的側(cè)墻采用 ALD 技術(shù)生長(zhǎng)；從多晶硅柵轉(zhuǎn)向高k介質(zhì)金屬柵技術(shù)，高k介質(zhì)和金屬柵疊層生長(zhǎng)過(guò)程也采用了 ALD 技術(shù)。

審核編輯 ：李倩