摘要 原子层沉积(ALD)已成为当代微电子工业中不可或缺的薄膜技术。ALD 独特的自限制逐层生长特性使该技术能够沉积高度均匀、共形、无针孔的薄膜,并且厚度可控制在埃级,尤其是在 3D 拓扑结构上。多年来,ALD 技术不仅使微电子器件的成功缩小,而且还使许多新颖的 3D 器件结构成为可能。由于 ALD 本质上是化学气相沉积的一种变体,因此全面了解所涉及的化学过程对于进一步开发和利用该技术至关重要。为此,我们在本综述中重点研究 ALD 的表面化学和前体化学方面。我们首先回顾了气固 ALD 反应的表面化学,并详细讨论了与薄膜生长相关的机制;然后,我们通过比较讨论 ALD 工艺中常用的前体来回顾 ALD 前体化学;最后,我们有选择地介绍了 ALD 在微电子领域的一些新兴应用,并对 ALD 技术的未来进行了展望。
M. Beshkova*、P. Deminskyi、C.-W Hsu、I. Shtepliuk、I. Avramova、R. Yakimova 和 H. Pedersen Docent M. Beshkova 电子研究所,保加利亚科学院 72 Tzarigradsko Chaussee Blvd, 1784 Sofia, Bulgaria 电子邮件:mbeshkova@yahoo.com P. Deminskyi 博士、Dr. C.-W Hsu,I. Shtepliuk 博士,林雪平大学物理、化学和生物系 SE-58183 林雪平,瑞典 保加利亚科学院普通与无机化学研究所讲师 I. Avramova。 G.邦切夫街BL。 11,1113 索非亚,保加利亚 R. Yakimova 教授,H. Pedersen 教授 林雪平大学物理、化学和生物系 SE-58183 林雪平,瑞典 关键词:AlN、SiC、石墨烯、ALD、SEM、AFM、XPS 摘要
实现 AS-ALD 的一种常见方法是使用自组装单分子层 (SAM) 作为抑制剂,以优先阻止一种表面材料上的 ALD 而不是另一种。 [7–14] SAM 是一种有机分子,由头部基团(也称为锚定基团)、主链(通过范德华相互作用参与自组装过程)和尾部官能团组成,其中尾部官能团会影响 SAM 形成后的最终表面特性。通过选择仅与特定表面反应的 SAM 分子头部基团,可以实现选择性 SAM 形成。例如,已证实烷硫醇和烷基膦酸可在金属基材上形成 SAM 结构,但不会在 SiO 2 上形成。 [15–21] 通过使用这两种 SAM 分子作为金属表面 ALD 抑制剂,已有多次成功演示在金属/电介质图案的电介质区域上选择性沉积电介质膜(电介质-电介质,或 DoD)和金属膜(金属-电介质,或 MoD)。[7–12,22,23]
氧化镓 Ga 2 O 3 是一种很有前途的半导体电子材料。近年来,对其性质和合成技术进行了广泛的研究 [1,2]。不幸的是,对其外延生长的研究只集中在一个狭窄的最佳条件范围内。具体来说,还没有发表过关于宽区间温度变化对沉积速率影响的数据。这些数据对于彻底了解金属有机气相外延 (MOVPE) 的机制、充分考虑整个反应器容积内的化学和物理过程以及优化外延反应器的几何形状是必需的。在本研究中,研究了 MOVPE 中 Ga 2 O 3 沉积速率对宽区间温度变化的依赖关系。将获得的结果与众所周知的 GaN 和金属镓 (三甲基镓的单独热解) 的依赖关系进行了比较。为了排除反应器设计和温度测量方法对结果的影响,我们在类似条件下直接在同一反应器中测量了这些依赖关系。与任何其他化学气相外延工艺一样,MOVPE 中的沉积速率对温度的依赖性也具有三个明显的部分。在低温下,沉积速率受表面化学反应速率控制。这种生长方式称为动力学受限方式。在最简单的情况下,阿伦尼乌斯曲线的线性部分与之相对应。在存在分子氢甚至原子氢的情况下,动力学部分向低温(与金属有机化合物的单独热解依赖性相比)移动,这些氢可能由 V 族氢化物提供。在较高温度下,沉积速率受组分向表面的传输控制。
*不包括所有金属 AM 工艺 基于参考文献: • Gradl, P.、Tinker, D.、Park, A.、Mireles, P.、Garcia, M.、Wilkerson, R.、Mckinney, C. (2022)。“航空航天部件的稳健金属增材制造工艺选择和开发”。材料工程与性能杂志 (JMEP)。评论文章。 • ASTM 增材制造技术委员会 F42。增材制造技术标准术语 ASTM 标准:F2792-12a。(2012)。 • Gradl, PR、Greene, SE、Protz, C.、Bullard, B.、Buzzell, J.、Garcia, C.、Wood, J.、Osborne, R.、Hulka, J. 和 Cooper, KG,2018。液体火箭发动机燃烧装置的增材制造:工艺开发和热火测试结果摘要。参加 2018 年联合推进会议(第 4625 页)。
显示指数衰减拟合 y = 846.9 nm*e (-x/1174.83nm) ,R 2 = 0.96。(b)1 wt% PVP 以 0.1 mL/hr 喷涂在不同厚度的 Parylene C-on-Si 基板上 60 分钟。由于气相沉积的保形特性,水平误差线不可见。蓝色轨迹是指数衰减拟合 y= 815.6 nm*e (-x/567.4 nm) ,R 2 = 0.98。(c)1 wt% PVP 以 0.1 mL/hr 喷涂在不同厚度的 SU-8-on-Si 基板上 60 分钟。黑色轨迹是指数衰减拟合 y = 804.4 nm*e (-x/348.8 nm) ,R 2 = 0.51。
图3.1示意图说明了脉冲激光消融事件的关键元素。(a)激光辐射的初始吸收(由长箭头表示),熔化和蒸发开始(阴影区域表示融化的材料,短箭头表示固体 - 液态界面的运动)。(b)融化前端传播到固体,蒸发持续,激光 - 泵相互作用开始变得很重要。(c)通过羽流和血浆形成吸收入射激光辐射。(d)融化前向后退,导致最终重新固定化。
1996年1月1日以后生产的报告通常可以通过美国能源部(DOE)Scitech Connect免费获得。网站www.osti.gov 1996年1月1日之前生成的报告可由以下资料来源:国家技术信息服务:国家技术信息服务5285皇家皇家路Springfield,VA 22161电话703-605-6000(1-800-553-6847) info@ntis.gov Website http://classic.ntis.gov/ Reports are available to DOE employees, DOE contractors, Energy Technology Data Exchange representatives, and International Nuclear Information System representatives from the following source: Office of Scientific and Technical Information PO Box 62 Oak Ridge, TN 37831 Telephone 865-576-8401 Fax 865-576-5728 E-mail reports@osti.gov Website http://www.osti.gov/
粉末气溶胶沉积(PAD)方法是在室温下完全生产陶瓷纤维的过程。由于Akedo在1990年代后期的第一份报告以来,已经进行了许多研究以揭示沉积过程的确切机制。但是,它仍然没有完全理解。这项工作使用Core -Shell颗粒应对这一挑战。研究了带有SIO 2壳的两个涂层氧化物Al 2 O 3核心和Lini 0.6 Mn 0.2 CO 0.2 CO 0.2 O 2带有Linbo 3壳的核心。最初,粉末的元素比:si和ni:ni:NB由能量分散性X射线光谱(EDX)确定。在第二步中,研究了沉积后Al:Si和Ni:Nb的元素比率的变化。从粉末到膜的元素比强烈向壳元素转移,表明颗粒断裂,仅沉积颗粒的外部。在最后一步中,这项工作研究了通过扫描透射电子显微镜(STEM与EDX结合和能量选择性的后散射电子(ESB)检测器结合使用的沉积纤维的横截面,以揭示纤维本身内的元素分布。因此,以下整体情况出现:颗粒对基板的影响或先前沉积的粒子,断裂,只有一小部分源自构成撞击粒子外部的撞击颗粒。
干气溶胶沉积 (DAD) 是一种新兴的增材制造喷涂工艺,可直接从干粉构建完全致密的纳米结构陶瓷涂层和低轮廓 3D 结构,而无需粘合剂或流体介质。由于 DAD 依靠冲击动能而不是热量进行致密化,因此功能陶瓷可以直接沉积在聚合物以及陶瓷和金属基材上。本演示将介绍我们在定制沉积系统中使用的两种截然不同的陶瓷原料粉末的一些结果:1.钛酸钡钕,一种用于 RF/微波通信的高 K 微波电介质,以及 2.模拟月球风化层,用于原位资源利用 (ISRU) 和太空制造。