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原子层沉积 ALD工艺揭秘:从效率、温度到涂层类型的quan方位探讨

 更新时间:2024-05-08 点击量:108

在上篇文章中,我们结合具体案例为大家介绍了原子层沉积技术的概念、原理和特点。

阅读推荐:一文了解原子层沉积(ALD)技术的原理与特点

还有很多朋友提问化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)的区别,我们从反应效率、均匀性以反应温度三方面来进行说明。

在化学气相沉积( CVD) 中,前驱体被同时且连续地引入反应器中,这些前驱体在热基材表面相互反应。沉积速度可能比 ALD 更高,但涂层的粘附性较差,不够致密,而且不均匀。

由于 CVD 缺乏自钝化作用,因此也不可能形成均匀的高深宽比涂层。CVD 工艺由于在沟槽或孔内前驱体浓度较低,导致厚度比基材表面低得多。CVD 通常还需要较高的衬底温度。

ALD有更好的台阶扩散性和沟槽涂层均匀性

本篇文章我们将继续从效率温度涂层类型quan*方位揭秘原子层沉积技术,欢迎对原子层沉积技术感兴趣的朋友们和我们一起交流探讨。

Part1  原子层沉积工艺的效率

zhong所周知,原子层沉积(ALD )工艺的生长过程相当缓慢,大约每 cycle 1 个原子层需要 1s左右。然而,一些变体要快得多,特别是快速优化的流动反应器(1-5 nm/秒)和空间 ALD(1-10 nm/秒)。

然而,由于 ALD 工艺固有的自钝化特性,可以将数千个基材装入反应器中,从而使每个零件的涂覆速度极快、均匀且可重复!或者,可以使用卷对卷 ALD,其中当使用许多涂布头时,卷速可以很高(与空间 ALD 相比)。

但当 ALD 应用于粉末等高比表面积基底时,由于吹扫需要消耗大量时间,因此每个 cycle 的生长时间会更长,甚至长达 1 小时。

Part2  原子层沉积需要的温度

在 ALD 中,适合沉积的基板温度范围为室温至 800℃,但大多数沉积发生在 100-200℃ 左右。当温度高于 100°C 时,通常用作反应物之一的水蒸气会从基板和壁上快速蒸发,因此使用高于 100°C 的温度,前驱体之间的循环速度会更快。

在高温下,某些材料可以实现外延生长。若沉积层与基底晶型匹配,即可形成单晶涂层,这就是所谓的原子层外延!

Part3  原子层沉积工艺支持的涂层类型

技术行业和学术界对可用于 ALD 的材料进行了广泛的研究,该列表每年都会不断更新。以下是我们为您精选可使用的材料:

1.氧化物:Al2O3、CaO、CuO、Er2O3、Ga2O3、 HfO2、La2O3、MgO、Nb2O5、Sc2O3、SiO2 、Ta2O5、TiO2、VXOY、Y2O3、Yb2O3、ZnO 等

2.氮化物:AlN、GaN、TaNX、TiAlN、TiNX 等

3.碳化物:TaC、TiC 等

4.金属:Ir、Pd、Pt、Ru 等

5.硫化物:ZnS、SrS 等

6.氟化物:CaF2、LaF3、MgF2、SrF2等

7.生物材料:Ca10(PO4)6(OH)2(羟基磷灰石)等

8.聚合物:PMDA–DAH、PMDA–ODA 等

还可以使用 ALD 进行掺杂和混合不同的结构,形成金属有机杂化物。

ALD 涂层配方(彩色部分为主体元素可形成的化合物)

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