原子层沉积（ALD）是一种复杂的技术，用于一次生长一个原子层的薄膜。
ALD 的一个例子是使用三甲基铝 (TMA) 和水蒸气 (H2O) 在基底上生长氧化铝 (Al2O3)。
这一过程涉及气相前驱体和活性表面物质之间连续的、自我限制的化学反应。
这可确保薄膜在原子层尺度上均匀一致地生长。
了解 ALD 的 4 个关键步骤
1.前驱体引入和表面反应
在典型的 ALD 循环中，第一种前驱体--三甲基铝 (TMA) 被脉冲引入基底所在的反应室。
TMA 分子与基底表面的活性位点发生反应，形成单层铝原子。
这种反应具有自我限制性；一旦所有活性位点都被占据，就不会再发生反应，从而确保形成精确、均匀的层。
2.清洗步骤
在 TMA 脉冲之后，需要进行吹扫步骤，以清除炉室中多余的 TMA 和副产品。
这一步骤对于防止不必要的反应以及保持生长薄膜的纯度和完整性至关重要。
3.引入第二种前驱体
然后将第二种前驱体--水蒸气 (H2O) 引入腔室。
水分子与之前形成的铝单层发生反应，氧化铝形成氧化铝 (Al2O3)。
这一反应也具有自限性，确保只有暴露在外的铝才会被氧化。
4.第二清洗步骤
与第一次吹扫类似，该步骤将未反应的水蒸气和反应副产物从反应室中清除，为下一个循环做好准备。
5.循环重复
脉冲前驱体和吹扫循环重复进行，以形成所需的氧化铝薄膜厚度。
每个循环通常增加一层 0.04 纳米到 0.10 纳米的厚度，从而实现对薄膜最终厚度的精确控制。
这种 ALD 工艺具有高度的可重复性，能够生产出非常保形的薄膜，即使在高纵横比结构上也是如此。
它非常适合半导体行业的应用，例如开发薄型高 K 栅极电介质层。
ALD 能够在原子水平上控制薄膜厚度，并实现出色的阶跃覆盖，因此在微电子应用中是一种非常有价值的技术。
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