在经济繁荣时期,设备工业已跻身世界十强。ASM的ALD和EPI的特点是什么?

过去几年,包括中国在内的全球晶圆产能扩张,以及对新工艺的投资,使半导体设备制造商迎来了一个繁荣时期。每一份财务报告都很好。其中,ASM表现异常出色。数字增长已冲入2019年全球十大半导体设备制造商之列。据徐总经理称,中国ASM在2018年和2019年的销售业绩相比,增长了三倍。2019年的销售额比2017年增长了4倍。

徐来分析,ASM全球市场快速增长的动力之一是公司主要产品原子层沉积(ALD)的快速增长。

原子层沉积技术是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相沉积方法。通俗地说,一层层亚纳米厚的薄膜可以均匀地“包裹”在物体表面。该技术能够在亚纳米尺度上实现各种功能材料的均匀涂层,很好地解决了目前功能器件中存在的缺陷和均匀性问题。

原子层沉积的主要原理如图所示:ALD最大的特点是将传统的化学气相反应有效分解为两个半反应。当目标成分为AB时,先将前驱体a引入空腔。,它会与基体的表面基团发生反应,均匀地吸附在基体表面。由于A和B两种物质相互作用,当A完全吸附在表面后,多余的A需要用惰性气体吹走。然后,引入另一种前驱体B与表面的A层反应,同时需要惰性气体吹走B。这些过程构成了一个生长周期来形成均匀的薄膜,并且在每个周期中生长的薄膜厚度是一致的,通过控制生长周期的数量可以实现对薄膜厚度的精确控制。因此,原子层沉积是一种精密可控的薄膜生长技术。

原子层沉积技术首次应用于电致发光薄膜器件的研制。1974年,Tuomo Suntola发现了先进的ALD薄膜沉积技术,并将其命名为原子层外延(ALE)。通过该方法制备了AL2O3层。并将其应用于平板显示器。

此后,ALD技术不断进步,半导体产业的发展成为ALD技术突破的重要推动力。微电子器件的快速发展要求电子器件在保证精度的前提下进行集成,并呈现出“小而精”的特点。因此,在沉积过程中,不仅要满足各种功能材料的要求,还要精确控制薄膜的厚度,形成均匀的表面。同时,器件的稳定性要求在加工过程中尽量减少孔洞等缺陷。技术很好地满足了这些要求。在微电子领域,ALD作为沉积高K(高介电常数)栅氧化层、高K存储电容介质、铁电体以及用于电极和互连的金属和氮化物的潜在技术得到了广泛的研究。