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普罗米修斯助力 Air Liquid 开发新型 ALD 前驱体

 发布时间:2021-11-01 点击量:573

希腊神话中普罗米修斯窃取天机,为人类带来火焰与文明。而纳米科学家们无疑是我们时代的“普罗米修斯"。原子层沉积技术(ALD)作为一种精确到原子层面的沉积技术,探寻各种各样的配方就如同“纳米盗火者"一般,将微观世界的火种带入现实。

 

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ALD 反应依赖于多种前驱体化学物质得到最终产物的一种气相沉积技术。由于 ALD 反应的自限制特性,前驱体通常是过量的,从而保证表面的饱和化学吸附,实现均匀包覆。在半导体工艺中,ALD 技术已经得到广泛应用。近年来,随着粉末 ALD 包覆研究:PALD(Particle ALD)的兴起,前驱体的开发被赋予了更高的使命与要求。开发新型 ALD 前驱体,将是“纳米盗火者"们不竭的使命。

 

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开发各类前驱体是进行 ALD 反应的关键

 

对于粉末样品,由于比表面积的增大,消耗的前驱体量也呈几何数量级增长。这意味着,相同质量下,粉末样品需要更多的前驱体进行 ALD 反应。而粉末的粒径越小,其比表面积越大。相同质量的平面器件其表面积与 1mm 直径粉末相差 10 倍以上,而与 10µm 粉末比表面差异更接近 16000 倍,相当于一张课桌与标准足球场面积的差别。

 

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粉末 ALD 需要覆盖的表面积远远高于平面器件

 

高比表面积的粉末样品不仅对前驱体的用量提出更高的要求,前驱体的存储以及输送方式同样重要。对于半导体行业而言,公斤级的前驱体储存瓶即可满足连续的生产要求。但粉末 ALD 包覆,尤其是锂电,金属等粉末样品,每年的处理量可达到吨级甚至百吨级,因此前驱体的供应需要使用更大的储存系统。

 

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粉末 ALD 对前驱体供应要求的范式转变

 

此外,并不是所有平面半导体工艺配方都可以被移植到粉末工艺中,而对于复杂的粉末包覆需求,大量使用现有的前驱体将推高使用成本。开发质量更高,成本更低的批量前驱体制备技术将是大规模应用 PALD 技术的必然选择。

 

目前,能提供大批量前驱体的企业qu指可数,而法国液化空气集团 Air Liquid 便是其中的之一。多年来,Air Liquid 已为众多行业的客户提供服务,更是全球zui大的工业气体供应商。为了开发新一代气相前驱体,Air Liquid 在全球设立 ALOHA 制造中心,已经成功为半导体 45nm 以下 ALD 工艺提供从克级到吨级的前驱体产品。

 

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Air Liquid 的高介电常数锆基前驱体产品

 

前驱体的开发离不开 ALD 设备的支持与验证,尤其是对于粉末样品,好的研究工具是验证配方可行性的重要平台。Forge Nano 是全球wei可提供工业级 PALD 技术设备服务的企业。旗下的 P 系列 Prometheus 流化床粉末包覆系统可提供单次最高公斤级的粉末样品处理量,是理想的 PALD 研发工具。Air Liquid 作为 Forge Nano 的投资者与合作伙伴,在日本分公司的东京创新园区使用 Prometheus ™ 研发系统来验证用于  PALD 的 ALD 前驱体开发。

 

P 系列 Prometheus 的特点:

 

· 单批次 1mL – 600ml (~1kg) 粉末
· 专li的流化技术可实现均匀的流化和沉积
· 最高 8 通道 ALD 前驱体通道
· 可更换的反应器腔室,确保不同批量粉末的精准包覆
· 敏感粉末的惰性隔离和处理能力

 

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P 系列流化床粉末 ALD 包覆系统

 

“Forge Nano 将 Air Liquide 视为各个成熟市场的关键战略投资者和合作伙伴。我们很高兴为他们提供研究系统,以加速 PALD 技术在日本和全球新应用的采用。一旦 Air Liquid 验证成功,我们将为终端客户提供工艺生产规模的 PALD 设备。"—— Forge Nano 产品管理总监 Daniel Higgs 博士

 

“Forge Nano 是 PALD 工艺开发和产业化的ling导者。作为 ALD 前驱体“设计者"和供应商,我们很高兴安装 Prometheus PALD 系统来支持我们的 ALD 前驱体开发,为我们的全球客户和合作伙伴提供服务。"—— Air Liquid 先进材料新兴市场全球总监 Nicolas Blasco

 

关于 Forge Nano

 

Forge Nano 是 PALD 技术供应商,可提供从毫克到千吨级的粉末包覆“端到端"解决方案。目前已经接收包括大众,LG 化学,三井金属等企业的投资,开展锂电电极材料以及金属材料粉末 ALD 包覆的应用开发。

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关于 Air Liquid

 

Air Liquid 是工业和健康领域气体、技术和服务的全球ling导者,其业务遍及 78 个国家/地区,拥有约 64,500 名员工,为超过 380 万客户提供服务。Air Liquid 的先进材料正在改变电子和技术科学。通过原子级工程进行创新,为世界的生活、工作方式开辟无数新的可能。旗下的 ALOHA™ 和 Voltaix® 产品对于制造大数据和物联网所需的计算机芯片至关重要。

 

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