集成电路和微机电系统的原子层沉积

原子层沉积(ALD)薄膜镀膜方法已经在半导体工业中使用多年，用于制造各种电子器件和组件。

随着系统小型化和集成化水平的提高，需要在精密电子元件上沉积高度均匀、均匀、共形、致密、无缺陷、裂纹和针孔的薄膜。

当所需的薄膜厚度开始接近纳米尺度时，传统的薄膜沉积技术(如CVD和PVD)无法满足这一要求，而ALD由于其表面可控的自饱和薄膜生长机制，即使在最复杂的纳米尺度上也能形成高质量的薄膜。

除了在IC元件内部涂覆活性材料层外，ALD方法还可用于封装器件以防止杂质、氧气和水分，从而确保长时间无故障运行。今天，全球许多半导体行业都依赖于Picosun的ALD生产技术来制造先进的IC和电子器件。Picosun还参与了ALD和IC领域的几个国际研发项目。

ALD技术的优点

使用ALD方法可以制造具有优异化学和结构纯度、均匀性和一致性的高质量薄膜，该方法涉及在表面发生气固化学吸附反应。这些反应是自我控制和自我限制的，导致连续原子层的薄膜生长。

可以沉积多种材料，包括氧化物、氮化欧洲杯足球竞彩物、氟化物、硫化物、纯金属(甚至是贵重金属)、聚合物，以及分级、混合或掺杂层。通过在分子水平上定制各个层的特性，可以沉积各种多层纳米层压板。

的“肾上腺脑白质退化症”的技术不仅覆盖硅片，而且覆盖3D物体、粉末、多孔和高纵横比(HAR)样品。由于薄膜是通过连续的原子层生长的，因此可以精确地控制薄膜的化学成分和厚度。ALD过程是可重复的，各种材料可以在低温下沉积，允许使用同样敏感的基材，如塑料或纸张欧洲杯足球竞彩。

“肾上腺脑白质退化症”的应用程序

在IC应用中，ALD通常用于制造:

• 氧化High-k电影
• 间隔氧化物薄膜
• 间聚介质氧化膜
• 隧道氧化膜
• 阻止氧化的电影
• 填缝氧化物薄膜
• 钝化膜
• 覆盖层的电影
• 铜屏障和种子膜
• 粘附层的电影
• 互连用导电金属薄膜(通硅孔，TSV)
• 扩散障碍的电影
• 铁电材料欧洲杯足球竞彩
• 顺磁材料欧洲杯足球竞彩

适用于以下组件和设备:

• 晶体管(栅介质和金属)
• 电容器
• 记忆
• 读头

在MEMS应用中，ALD最适合沉积:

• 扩散的障碍
• 粘合层
• 负责耗散层
• 降低摩擦磨损层
• 光层
• 封闭纳米级孔隙的薄膜
• 可以使涂层的生物相容性
• 密封涂料
• 疏水层，减少粘性
• 共形，导热层
• 电镀用的导电种子层
• 蚀刻掩模和蚀刻停止层
• 保形，电绝缘层

“肾上腺脑白质退化症”也进入了更为“传统”的工业生产应用领域，例如:

• 防止金属物体磨损和腐蚀的保护涂层
• 硬币和珠宝的防锈作用
• 装饰涂料
• 医用生物兼容涂料
• 储能装置，如薄膜电池
• 太阳能电池效率提高
• 状催化剂材料欧洲杯足球竞彩
• 生态，可回收包装材料欧洲杯足球竞彩

ALD的集成电路

在集成电路行业，“肾上腺脑白质退化症”已成为HDD(硬盘驱动器)、DRAM(动态随机存取存储器)和CMOS(互补金属氧化物半导体)应用的标准高容量制造技术。根据摩尔定律和不断减小的元件尺寸，ALD正成为实现越来越紧凑的下一代数据存储设备的使能技术。另一方面，先进的3D集成和封装系统和模块，利用导电TSV结构由ALD实现。

在3d集成系统中，连接有源层需要高度共形的超薄金属化膜，该膜能够均匀覆盖具有非常高纵横比的深沟槽结构。用于存储设备的深沟槽电容器也需要高质量的金属化层。ALD是生产这些金属层的理想方法，从而使设备特性持续收缩。目前，间歇式ALD金属化正进入高通量工业生产。Picosun提供各种ALD工艺，用于IC应用中导电层(金属/金属)的沉积。

高k介质如HfO2, TiO2, Ta2O5, ZrO2, SrTiO3, HfxSiyO和其他氧化物薄膜是IC中ALD材料的另一核心组。超薄ALD栅氧化物和金属层使芯片上的晶体管计数越来越高，从而不断提高ICT终端产品的性能。欧洲杯足球竞彩ALD生产具有分子级设计层结构的纳米层合材料的能力也为微调和优化介电材料的电性能提供了几乎无穷无尽的机会。欧洲杯足球竞彩对于硬盘驱动器的读头，由于ALD Al2O3具有高的电击穿强度，是理想的钝化材料。Picosun为众多的IC生产应用提供具有领先膜质量和工艺纯度的批量氧化工艺。

图1所示。ALD已在集成电路行业应用多年。(图片来源:Solid State Technology, 2007年11月;IEEE 2007

ALD金属电极在十多年前成功投产。ALD氧化铝膜用作计算机硬盘读卡头的钝化层。

ALD的微机电系统

各种传统的薄膜沉积方法，如CVD、旋转涂层和溅射，在MEMS技术中都面临着与集成电路组件制造相同的缺点:不断减少的器件特性为薄膜质量设定了很高的标准，这是“传统”涂层技术很难达到的。高沉积温度通常也是MEMS制造中的一个限制因素。

上述两个问题都可以用“肾上腺脑白质退化症”，即使在低温下也能在MEMS结构上沉积高质量、均匀和共形的薄膜。

ALD - Al2O3被用作防电击层、蚀刻掩模和停止层、疏水层和粘接层。它也可以作为一层保护层用于设备的密封。

ALD TiO2作为一层防粘层，保护底层结构免受摩擦和磨损。

ALD ZnO:Al可作为电荷耗散层，ALD SiO2和Si3N4可作为电绝缘层。

在上述材料中，Al2O3、SiO2和TiO2欧洲杯足球竞彩也是生物相容的，允许它们在例如医疗植入应用中使用。

ALD能够在沟槽内覆盖高质量的薄膜和纳米层合材料，这对MEMS行业尤其有利(图2)。在这些结构中，任何其他涂层技术都无法实现足够清晰的接口。

不同材料ALD薄膜的组合也可以作为反射、抗反射和吸黑光学涂层。欧洲杯足球竞彩保形膜覆盖提供了优越的膜性能，即使是在难以涂层的结构中。相反，利用ALD技术可以封闭纳米级孔隙。

Picosun为各种MEMS应用提供经过生产验证的ALD解决方案。目前，Picosun ALD技术在全球几家领先的MEMS制造商的日常使用中。

图2。上图:沟槽中ALD SiO2的SEM图像(图片来自赫尔辛基大学)。下图:在PICOSUN ALD工具中沉积的沟槽中ALD氧化物纳米层积物的SEM图像(图片来自芬兰VTT技术研究中心)。

结论

如今，ALD是集成电路和MEMS制造中的关键技术，实现了现有产品，并通过不断降低组件特性和提高系统集成水平来提高器件性能。

PICOSUN凭借多年来无与伦比的、经过生产验证的经验，为IC和MEMS组件的工业制造提供领先的质量、高吞吐量和成本效益的批量和集束ALD工具(图3 - 5)。

图3。PICOSUN™P-1000批量ALD工具，可用于高达450毫米的晶圆、大型玻璃/金属片和大型批量3D对象的超高批量生产。

图4。PICOSUN™P-300B批量ALD工具，用于高达300毫米的晶圆、大批量3D对象和粉末样品的大批量生产。

图5。Picosun公司的Picoplatform™300真空簇系统，适用于直径达300毫米的晶圆，具有全流程自动化和SEMI S2兼容性。

这些信息已经从Picosun Oy提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问Picosun Oy。