选择性原子层沉积有哪些技术要点?

许多参与原子层沉积(ALD)的人都知道选择性原子层沉积是当今的一个热门话题。各种各样的论文、研讨会和博客文章层出不穷,详细解释了可以实现选择性增长的各种新方法。从某种意义上讲,选择性ALD使用一种长期困扰ALD使用者的效应,即由于ALD的化学反应特性,薄膜生长的成核依赖于衬底表面。一般来说,ALD领域的人们一直在研究如何将这种影响最小化。例如,等离子体ALD通常具有可忽略的延迟,但对于选择性ALD,成核延迟被放大。

所以问题是,人们会选择哪种ALD设备来研究选择性ALD?我相信我们系统中的一些功能是有用的,例如:

◆可使用各种化学前体。气箱可容纳多种气体,并通过MFC控制流量

◆可使用抑制剂分子(如前体注射过程中的NH3或CO)

◆使用氢基团作为抑制剂:在注入前体之前,使用氢等离子体(或其他等离子体)抑制特定表面的生长

◆氟化物等离子体:使用CFX或F作为抑制剂,在前体注入前,或在进行选择性ALD生长时,即每隔几个生长周期步骤在同一腔体中进行蚀刻(注意O2等离子体可以刻蚀Ru,H2等离子体可以刻蚀ZnO)。

◆注射自组装单层膜(SAMS)抑制生长

◆多腔集成系统,如与电感耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)室(生长非晶硅)、溅射(溅射)室或原子层蚀刻(ALE)室相结合

◆用于原始表面改性或蚀刻的基底偏压

设备可实现出色的控制效果包括:

◆通过MFC、快速ALD阀和快速自动压力控制,可获得精确可调的前驱体/气体注入,实现一侧成核,另一侧不成核的现象。

◆采用预真空室和涡轮增压分子泵保持系统的高真空,使抑制现象长期不受影响。

◆用等离子清洗腔体,恢复腔体气氛。

◆具有实时诊断功能的生长监测设备:椭圆偏振测量、质谱和发射光谱

基于选择性ALD方法与蚀刻相结合,再一次让我想起原子尺度处理的问题,这是我在之前的一篇博文中讨论过的。可以想象,通过结合选择性ALD和其他工艺,可以生长出新的超材料(特殊材料)和独特的结构。例如,通过在选择性暴露的铜中生长石墨烯,或通过周期性地蚀刻同一沉积平面(例如,局部选择性ALD),材料只能有效地生长在结构的侧面。因此,无论是普通的等离子刻蚀机还是具有衬底偏压特性的FlexAL,结合引导离子曝光都可能是一种优势。总的来说,我期待着令人惊讶的新发现、新结构和新材料能够以可控的方式诞生。