什麼是原子層沉積技術
原子層沉積（ALD）是一種在原子水平上逐層生長的薄膜製備技術。 理想情況下，原子層沉積生長過程通過選擇性取代將不同的前體暴露在基板表面，在那裡它們被化學吸附並反應形成沉積膜。
在20世紀60年代，前蘇聯的科學家對多層ALD塗層工藝之前的技術進行了研究，該技術與單原子層或雙原子層的氣相生長和分析有關。 後來，芬蘭科學家獨立開發了一種多迴圈塗層技術（1974年由Tuomo Suntola教授獲得專利）。 在俄羅斯，它過去和現在都被稱為分子層沉積，而在芬蘭，它被稱為原子層外延。 它後來被重新命名為更通用的術語“ALD”，而術語“ALD”現在保留用於（高溫）外延 ALD。
part原子層沉積技術基礎
乙個完整的原子層沉積生長週期可以分為四個步驟：
1.脈衝的第一前驅體暴露在襯底表面，而第一前驅體則以化學方式吸附在襯底表面。
2.惰性載氣吹走剩餘的非反應性前體。
3.脈衝第二前驅體在表面發生化學反應，得到所需的薄膜材料。
4.惰性載氣吹走剩餘的前體和反應副產物。
原子層沉積（ALD）示意圖。
塗層的層數（厚度）可以通過設定連續脈衝數來確定。 蒸氣不會在表面上凝結，因為多餘的蒸氣在前體脈衝之間使用氮氣吹掃排出。 這意味著每個脈衝之後的塗層是單層的自限性，並允許它以原子精度塗覆複雜的形狀。 如果是多孔材料，裡面的塗層厚度會和它的表面一樣！ 因此，原子層沉積（ALD）的應用越來越廣泛。
part原子層沉積技術案例研究
ALD 通常涉及 4 步迴圈，根據需要重複多次以達到所需的塗層厚度。 在生長過程中，表面交替暴露於兩種互補的化學前體。 在這種情況下，每個前體被單獨送入反應器。
在以下示例中，將AL2O3包覆，並使用第一前驅體Al（CH3）3（三甲基鋁，TMA）和第二前驅體H2O或氧等離子體進行原子層沉積，詳細過程如下：
反應過程圖。
在每個週期中，執行以下步驟：
01 第一前體TMA的流動，它吸附在表面並與OH基團反應。 通過正確選擇前驅體和引數，反應是自限性的。
al(ch3)3 + oh => o-al-(ch3)2 + ch4
02使用N2吹掃除去剩餘的Al（CH3）3和CH4
03 次級前體（水或氧）的流動。 H2O（熱ALD）或氧等離子體自由基（等離子體ALD）的反應使表面氧化並去除表面配體。 這種反應也是自限性的。
o-al-(ch3)2 + h2o => o-al-oh(2) +o)2-al-ch3 + ch4
04 使用N2吹掃除去剩餘的H2O和CH4，然後繼續執行步驟1。
作為每個步驟的結果，表面位點都飽和為單層。 一旦表面飽和，由於前驅體化學和工藝條件，不會發生進一步的反應。
為了防止前驅體在表面以外的任何地方發生反應，導致化學氣相沉積 （CVD），必須通過氮氣吹掃將各個步驟分開。
part原子層沉積技術的優勢
由於採用原子層沉積技術，與表面形成共價鍵，有時甚至滲透（聚合物），具有優異的附著力，缺陷密度低，增強安全性，易於操作和可擴充套件，不需要超高真空等，具有以下優點：
厚度可控，均勻
通過控制沉積迴圈次數，可以實現具有出色重複性的亞奈米級精密膜厚控制。 大面積的厚度均勻，甚至超過公尺尺寸。
塗層表面光滑
完美的 3D 保形和 100% 階梯覆蓋：在平坦、內部多孔和顆粒周的樣品上形成均勻且光滑的塗層，粗糙度非常低，並完全遵循基材的曲率。 塗層甚至可以在基材上的灰塵顆粒下方生長，防止針孔。
ALD塗層完美覆蓋台階。
適用於多種材料
所有型別的物體都可以塗覆：晶圓、3D 零件、薄膜卷、多孔材料，甚至從奈米到公尺尺寸的粉末。 它還適用於敏感基板上的溫和沉積工藝，通常不需要等離子體。
可定製的材料屬性
用於氧化物、氮化物、金屬、半導體等的標準且易於複製的配方，通過對夾層、異質結構、奈米層壓板、混合氧化物、梯度層和摻雜進行數字控制，具有定製的材料特性。
工藝視窗寬，量產
對溫度或母驅體劑量變化不敏感，易於批量結垢，可一次堆疊和塗覆多種基材，具有完美的塗層厚度均勻性。