氧化膜

氧化膜上铜的原子层沉积

通过 ALD 循环次数可以实现区域选择性沉积 (ASD)。然而，对薄膜生长的横向控制，即区域选择性沉积 (ASD)，对于 ALD 来说要困难得多。尤其微电子应用需要 ASD 来满足制造要求，因为关键特征尺寸缩小到纳米级，而且通过自上而下的光刻方法进行图案化变得越来越具有挑战性。[2,3] 光刻掩模需要以纳米级精度对准，即使是最轻微的掩模错位也必然会导致边缘位置误差 (EPE)。在 ALD 中实现 ASD 的传统方法可分为三大类：1) 非生长区域钝化；2) 生长区域的活化；3) 使用固有选择性沉积化学。在类别 (1) 中，非生长区域用钝化自组装单分子层 (SAM) 或聚合物膜进行功能化。 [4,5] 通常，当前体吸附在非理想组装或部分降解的 SAM 上时，会发生选择性损失。吸附在 SAM 上的前体分子作为后续前体剂量的反应位点，从而丧失选择性。[2] 在下一个处理步骤之前，还必须完全去除钝化层。在类别 (2) 中，生长区域表面在 ASD 之前进行功能化，以实现薄膜生长。[6–7] 然后，薄膜仅沉积在功能化表面上，而其他区域保持清洁。这种方法规定了非生长和功能化生长表面上的薄膜成核的明显对比。因此，它主要限于金属 ALD 工艺，因为金属表面比其他表面更容易成核。此外，需要仔细控制剂量以维持生长选择性。由于 ASD 的活化层被 ALD 膜掩埋，因此下一个处理步骤可以直接进行。在类别 (3) 中，即固有选择性 ALD，选择性完全由前体与基底上不同材料表面之间的反应决定。在正在制造的薄膜器件结构表面上，不同的材料暴露于 ALD 前体，但薄膜仅生长在某些优选材料上，从而定义生长区域。这是真正的自下而上的处理，将整体图案化步骤减少到最低限度。由于图案自对准，因此排除了 EPE。出于这些原因，(3) 是 ASD 的一个非常有吸引力的选择，但控制表面化学以在几个 ALD 循环中保持 ASD 极具挑战性。因此 (3) 主要限于金属的 ASD。[8–9]