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一文帶你深入了解選擇性原子層沉積技術(shù)
發(fā)布時間:2018-07-17瀏覽次數(shù):1002返回列表
很多涉及原子層沉積技術(shù)(ALD)的人都知道,選擇性原子層沉積是當今熱議的話題。各類論文、研討會和博文層出不窮,詳盡地解釋了各種可以達到選擇性生長目的的新方法。從某種意義上說,選擇性ALD運用了長期困擾ALD使用者的效應(yīng),即由于ALD的化學反應(yīng)特性,薄膜生長的成核現(xiàn)象取決于基底表面。通常來說,在ALD領(lǐng)域人們已經(jīng)在研究如何盡可能減小這種影響。例如,等離子體ALD一般會有可忽略不計的延遲,但對于選擇性ALD來說,成核延遲現(xiàn)象卻被放大了。
有意思的是,雖然等離子體ALD一般沒有成核延遲現(xiàn)象,但它仍然可被用于選擇性ALD。我在埃因霍溫的大學同事已登載了相關(guān)發(fā)現(xiàn)(http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b04701)。它的要點是在等離子體曝光之后再次重復應(yīng)用抑制劑,這個過程可用視頻中所示的三步ABC ALD方法操作。
以下視頻中解釋了選擇性等離子體ALD技術(shù)的全新概念:
那么問題來了,人們會選擇哪種ALD設(shè)備來研究選擇性ALD呢。我相信我們系統(tǒng)中的一些功能會很有用,例如:
◆ 可應(yīng)用多種化學前驅(qū)物。氣箱可容納多路氣體并由MFC進行流量控制
◆ 可應(yīng)用抑制劑分子(如在前驅(qū)物注入過程中通入NH3或CO)
◆ 將氫基作為抑制劑:在前驅(qū)物注入前使用氫等離子體(或其他等離子體)來抑制特定表面的生長
◆ 氟化物等離子體:將CFX或F作為抑制劑,在前驅(qū)物注入前使用此等離子體,或進行選擇性ALD生長時,即每隔幾個生長周期就在同一個腔體內(nèi)進行一次刻蝕的步驟(注意O2等離子體可刻蝕Ru,H2等離子體可刻蝕ZnO)。
◆ 用于抑制生長的自組裝單分子膜(SAMS)注入
◆ 多腔體集成系統(tǒng),比如與感應(yīng)耦合等離子體-化學氣相沉積(ICP-CVD)腔室(生長非晶硅)、濺射(sputter)腔室或原子層刻蝕(ALE)腔室結(jié)合使用
◆ 用于原表面改性或刻蝕的基底偏壓
牛津儀器的設(shè)備可實現(xiàn)優(yōu)異的控制效果,包括:
◆ 通過MFC,快速ALD閥門和快速自動壓力控制,可獲得可調(diào)的前驅(qū)物/氣體注入,以實現(xiàn)一面成核另一面不成核的現(xiàn)象。
◆ 使用預(yù)真空室和渦輪增壓分子泵保持系統(tǒng)的的高真空度,以使抑制現(xiàn)象長時間不受影響。
◆ 使用等離子體可清潔腔體和恢復腔體氛圍。
◆ 帶實時診斷功能的生長監(jiān)控設(shè)備:橢圓偏正光譜測、質(zhì)譜分析法及發(fā)射光譜法
基于選擇性ALD提出的與刻蝕相結(jié)合的方法再次讓我想到原子尺度工藝處理的問題,我在之前發(fā)表的一篇博文中對此進行了討論??梢韵胂螅ㄟ^結(jié)合選擇性ALD及其他工藝,可以生長出新的超材料(特異材料)和獨特結(jié)構(gòu)。例如,通過在選擇性曝光的銅中生長石墨烯,或通過周期性刻蝕同一平面的沉積(例如局部選擇性ALD),可有效地僅在結(jié)構(gòu)側(cè)邊生長材料。因此不論是在普通等離子刻蝕機或帶基底偏壓特性的FlexAL,結(jié)合帶導向的離子曝光法也許會是個??偟脕碚f,我很期待能有令人驚喜的新發(fā)現(xiàn),新結(jié)構(gòu)和新材料能在可控的方式下誕生。