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技术概况

技术概况

ALD技术简介

原子层沉积技术,原子层沉积(ALD)是基于气相化学过程的连续使用的薄膜沉积技术:它是化学蒸汽沉积的子类。大多数ALD反应使用两种称为前体的化学物质(也称为"反应剂")。这些前体以顺序、自我限制的方式与材料表面同时发生反应。典型的针对目前市场的需求,原磊纳米材料有限公司提供全面且成熟的ALD设备为各大企业的发展与建设提供了必要的基础。ALD是一种气相沉积技术,最初被用来制备纳米级别的绝缘材质(Al2O3)和薄膜的电致发光显示器(TFEL)材料硫化锌。由于ALD拥有在各种尺寸和形状的基底上沉积高精度、无针孔、高保形的纳米薄膜的优点,在工业化生产的过程中具有至关重要的地位。

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ALD工艺和薄膜特性

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极佳的附着力

前驱体与基底材料的化学吸附保证了极佳的附着力。

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饱和吸附特性

表面反应的自限制性使工艺的自动化成为可能,同时不需要精确 的剂量控制和操作人员的持续介入。

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有序反应

薄膜的数字化的有序生长过程提供了在没有原位反馈或是操作人员的干预的条件下极高的薄膜精度。

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表面控制反应

表面反应确保了在任何条件下薄膜的高保型,不管基底材料是致密的、多孔的、管状的、粉末状的或是其它具有复杂形状的物体。

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精确性和可重复性

一个循环的薄膜生长厚度是由工艺决定的,但通常是1A(0.1 nm)。

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超薄,密实和平整

ALD 可以沉积厚度小于1纳米的薄膜。在某些工业应用中薄膜厚度仅为0.8纳米。

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高产能

表面控制生长特性使得通过提高批量及增加基底面积,从而扩大产能成为可能。

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等离子体增强型 ALD

在原子层沉积过程中加入等离子体可以实现某些金属,低温氧化物和氮化物的薄膜制备。

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卷对卷式和连续性的ALD

卷对卷式薄膜沉积为许多全新的应用打开了大门,如柔性电子工业。

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针对颗粒和粉末的ALD

将保形的镀膜与颗粒化的基底相结合创造出许多全新的应用,如改变电池材料的扩散特性

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ALD 的薄膜材料

可用原子层沉积的最常用的材料包括(选择):

氧化物:Al2O3, HfO2, SiO2, CaO, CuO, Er2O3, Ga2O3, La2O3, MgO, Nb2O5, Sc2O3, Ta2O5, TiO2, VXOY, Y2O3, Yb2O3, ZnO, ZrO2, etc.

氮化物:AlN, GaN, TaNX, TiAlN, TiNX, etc.

碳化物:TaC, TiC, etc.

金属:Ir, Pd, Pt, Ru, etc.

硫化物:ZnS, SrS, etc.

氟化物:CaF2, LaF3, MgF2, SrF2, etc.

生物材料:Ca10(PO4)6(OH)2(hydroxyapatite)

聚合物:PMDA–DAH, PMDA–ODA, etc.

掺杂纳米涂层和复合结构:ALD 可以使用大量不同的材料组合。

ALD的应用

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功率器件

ALD 在功率器件中扮演着至关重要的角色。其中由ALD工艺沉积的薄膜具有厚度可控、出色的接替覆盖率、以及较高的击穿电压材料的制备:

如GaN、 SiC 以及传统的 IGBT等薄膜材料,这涉及高K电介质的薄膜沉积,包括栅极绝缘层的沉积,都可以实现低界面态。

GaN

GaN由于自身具有较高的导热率和宽的禁带的特点,被广泛应用在充电器可适配小型变压器和高功率器件达到高效率充电的效果。

通过ALD方法可以实现无损伤的沉积可控厚度的GaN薄膜,从而达到高效率提升在器件中的优势。

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射频器件(RF)

在元素周期表中Ⅲ—Ⅴ材料中,金属半导体氧化物器件表面实现一层可控的钝化是必要的,ALD工艺可以控制在这些器件(MOS、RFFE)表面钝化的厚度,以及沉积高介电栅极叠层对接口的属性和介电质量对于器件的高速应用起着至关重要的作用。

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铁电存储

铁电材料是一种具有自发极化并且这种极化可以在外电场作用下发生改变的材料。因此,超薄铁电体对于高密度电子器件,特别是场效应晶体管和非易失性存储器有着重大意义。通过低温ALD生长的超薄铁电材料,二次谐波的产生和先进的扫描探针技术分别确定了反转对称破坏和可切换电极化的存在。大幅提升了铁电存储的效率与应用范围。

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