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作者： im区块链钱包下载

2024-03-07 16:59:12

薄膜沉积丨原子层沉积（ALD）技术原理及应用 - 知乎

薄膜沉积丨原子层沉积（ALD）技术原理及应用 - 知乎切换模式写文章登录/注册薄膜沉积丨原子层沉积（ALD）技术原理及应用矢量科学-王雨武汉大学工学硕士什么是原子层沉积（ALD）？原子层沉积 (Atomic Layer Deposition, ALD)是一种基于化学气相沉积 (CVD) 的高精度薄膜沉积技术，是将物质材料以单原子膜的形式基于化学气相一层一层的沉积在衬底表面的技术。将两种或更多种前体化学品分别包含被沉积材料的不同元素，一次一种地分别引入到衬底表面。每个前体使表面饱和，形成单层材料。原子层沉积原理ALD 生长原理与传统化学气象沉积（CVD）有相似之处，不过ALD在沉积过程中，反应前驱体是交替沉积，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，每次反应只沉积一层原子。拥有自限制生长特点，可使薄膜共形且无针孔的沉积到衬底上。因此可以通过控制沉积周期的次数进而实现薄膜厚度的精确控制。一个原子层沉积周期可分为四个步骤：1、向基底通入第一种前驱气体，与基体表面发生吸附或化学反应；2、用惰性气体冲洗剩余气体；3、通入第二种前驱气体；与吸附在基体表面的第一种前驱气体发生化学反应生成涂层，或与第一前驱体和基体反应的生成物继续反应生成涂层；4、再次用惰性气体将多余的气体冲走。前驱体选择及分类前驱体的选择对 ALD 生长的涂层质量有着至关重要的作用，前驱体需要满足：在沉积温度下具有足够高的蒸气压，保证其能够充分覆盖填充基底材料表面；良好的热稳定性和化学稳定性，防止在反应最高温度限度内发生自分解；高反应活性。能迅速在材料表面进行吸附并达到饱和，或与材料表面基团快速有效反应无毒、无腐蚀性，且副产物呈惰性。避免阻碍自限制薄膜生长材料来源广泛ALD 前驱体主要可以分为两大类：无机物和金属有机物。其中无机物前驱体包括单质和卤化物等，金属有机物包括金属烷基，金属环戊二烯基，金属 β- 2 酮，金属酰胺、金属醚基等化合物。原子层沉积技术特征与优势极好的三维保形性：ALD可以生成与原来基底形状一致的薄膜，即薄膜可以均匀地沉积在类似凹面的表面上。因此，适用于不同形状的基底；均匀的三维薄膜、形状和原来一致，保形性，是 ALD 技术的独特优势。高平整性：表面无针孔，自下而上的生长机制决定了薄膜的无针孔性质，这对于阻挡和钝化应用是有价值的。极好的附着性：前驱体与基底表面的化学吸附保证了极好的附着性低热预算（淀积温度低）: 可在低温（室温至400℃）下进行薄膜生长，这对温度有限制的聚合物器件和生物材料涂层非常有吸引力高精确性：通过控制反应周期可简单精确控制基底薄膜厚度，薄膜的厚度精度可以达到一个原子的厚度。薄膜沉积工艺优劣对比工艺原子层沉积(ALD)物理气相沉积(PVD)化学气相沉积(CVD)低压化学气相沉积（LPCVD炉管）沉积原理化学表面饱和反应-沉积蒸发-凝固气相反应-沉积低压化学气相沉积（炉管式）沉积过程层状生长形核长大形核长大形核长大台阶覆盖率优秀一般好好沉积速率慢快快较慢沉积温度低(＜500℃)低高更高均匀性优秀0.07 – 0.1nm一般5nm左右较好0.5 – 2nm更好厚度控制反应循环次数沉积时间沉积时间气相分压沉积时间气体比成分均匀杂质少无杂质易含杂质无杂质原子层沉积应用随着半导体产业的不断发展，器件的尺寸愈发细微使得寻找或开发更为先进的薄膜生长技术尤为重要，这些器件需要低热预算、薄膜厚度精度高和在三维 (3D) 结构上的出色保形性，然而，传统的沉积技术，化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)已经不能完全适应这一发展趋势。ALD技术由于其沉积参数的高度可控性(厚度、成份和结构)、优异的均匀性和保形性，使其在微纳电子和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力。该技术应用的主要领域包括以下方面 :高K介电质(Al2O3 ，Hf O2，Zr O，Ta 2 O5，La 2 O3):用于晶体管栅极与DRAM电容器介电层;金属栅电极(Ir，Pt，Ru，Ti N);金属互连与衬板(Cu，WN，Ta N，WNC，Ru，Ir):用于铜互连线的金属扩散阻挡层，晶体管栅的半导体通孔，和存储单元应用，如DRAM电容器，钝化层;催化材料(Pt，IrCo，Ti O2，V 2 O5):用于过滤膜内的涂层，催化剂(用于汽车催化转化器的铂膜)，燃料电池用离子交换涂层;纳米结构(各种材料):用于纳米结构和MEMS周围和里面的保形沉积;生物涂料(Ti N，Zr N，Cr N，Ti Al N，Al Ti N):用于体内的医疗设备及仪器的生物相容性材料;ALD金属材料(Ru，Pd，Ir，Pt，Rh，Co，Cu，Fe，Ni);压电层(Zn O，Al N，Zn S);透明电导体(Zn O︰Al，ITO);紫外线阻挡层(Zn O，Ti O2);OLED钝化(Al2O3 );固体润滑层(WS2);光子晶体(Zn O，Zn S︰Mn，Ti O2，Ta2 N5):多孔氧化铝和反向蛋白石的内涂层;防眩和光学过滤器(Al2O3 ，Zn S，Sn O2，Ta 2 O5):法布里—珀罗触发器滤光片;电致发光器件(Sr S︰Cu，Zn S︰Mn，Zn S︰Tb，Sr S︰Ce);加工层(Al2O3 ，Zr O2):用于蚀刻势垒层，离子扩散势垒层，电磁记录磁头的涂层;光学应用(Al Ti O，Sn O2，Zn O):用于纳米光学材料，太阳能电池，集成光学材料，光学薄膜，激光，各种介电质制膜;传感器(Sn O2，Ta 2 O5):用于气体传感器，pH值传感器;磨损和腐蚀抑制层(Al2O3 ，Zr O2，WS2)编辑于 2023-10-24 13:07・IP 属地广东ALD原子物理化学气相沉积赞同 133 条评论分享喜欢收藏申请

国内原子层沉积（ALD）研究状况如何？ - 知乎

国内原子层沉积（ALD）研究状况如何？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册半导体芯片（集成电路）半导体产业半导体设备ALD国内原子层沉积（ALD）研究状况如何？本人在国外研究ALD 镀膜技术，想了解一下国内的研究状况。显示全部关注者85被浏览156,847关注问题写回答邀请回答好问题 11添加评论分享11 个回答默认排序石大小生北京北方华创微电子装备有限公司销售关注芯片（集成电路）从业人士 @石大小生回答一下，我是一名半导体设备销售。据Maximize Market Research数据统计，全球半导体薄膜沉积设备市场规模从2017年的125亿美元已扩大至2020年的172亿美元，年复合增长率为11.2%，预计至2025年市场规模可达340亿美元。ALD设备在半导体薄膜沉积设备市场的占有率预计将逐步提升原子层沉积技术（Atomic Layer Deposition，简称ALD）是一种将物质以单原子层形式逐层在基底表面形成薄膜的真空镀膜工艺。早在1974年，芬兰材料物理学家Tuomo Suntola开发了这项技术，并获得百万欧元千禧技术奖。ALD技术最初用于平板电致发光显示器，但并未得到广泛应用。直到21世纪初，ALD技术开始被半导体行业采用，通过制造超薄高介质材料取代传统氧化硅，成功解决了场效应晶体管因线宽缩小而引起的漏电流难题，促使摩尔定律进一步向更小线宽发展。Tuomo Suntola博士曾表示，ALD可显著增加组件的集成密度。公开资料显示，ALD技术于1974年由芬兰PICOSUN公司Tuomo Suntola博士发明，在国外已经形成产业化，比如英特尔公司研发的45/32纳米芯片中的高介电薄膜。国内方面，我国引入ALD技术晚于国外三十多年。2010年10月，由芬兰PICOSUN公司和复旦大学主办了国内第一届ALD学术交流会，首次将ALD技术引入国内。相比传统的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD），ALD的优势在于成膜具备优异的三维保形性、大面积成膜均匀性，以及精确的厚度控制等，适用于在复杂的形状表面和高深宽比结构中生长超薄薄膜。数据来源：清华大学微纳加工平台在后摩尔时代，晶圆制造的复杂度和工序量大大提升。以逻辑芯片为例，随着45nm以下制程的产线数量增多，尤其是28nm及以下工艺的产线，对镀膜厚度和精度控制的要求更高，在引入多重曝光技术后，ALD需求工序数和设备数均大幅提高；在存储芯片领域，主流制造工艺已由2D NAND发展为3D NAND结构，内部层数不断增高，元器件逐步呈现高密度、高深宽比结构，ALD的重要作用开始凸显。从半导体未来的发展来看， ALD 技术将在后摩尔时代扮演着愈发重要的角色。数据来源：ResearchGate从半导体薄膜沉积设备的细分市场上来看，目前CVD及PVD设备市场占有率分别为56%、23%，ALD设备的市场占有率仅为11%，但据中国台湾工业技术研究院的报告显示，三者2020-2025年均复合增长率分别为8.5%，8.9%和26.3%，可见ALD设备的市场前景广阔。ALD分类按照不同产品类型，包括如下几个类别：工业生产型设备、研发型设备。按照不同应用，主要包括如下几个方面：半导体及集成电路、光伏行业、其他。ALD设备厂商介绍咨询机构Yole数据显示，荷兰先晶半导体（ASM）、日本东京电子（TEL）是ALD设备行业的双巨头，两者的市场占有率合计接近80%。与此同时，包括美国泛林（Lam）、应用材料（AMAT）等国际半导体设备厂商的产品线均涵盖ALD设备。主要厂商包括：ASM InternationalTOKYO ELECTRONLam ResearchApplied MaterialsEugenusVeecoPicosun（已被AMAT收购）Beneq（已被中车收购）Leadmicro（江苏微导）北方华创理想能源Oxford InstrumentsFORGE NANOSolaytecNCDCN1由于题主想知道国内的情况，国内其实还有好几家都在做ALD，比如邑文、拓荆、中微，目前先梳理上面的提到的微导和华创，梳理如下：Leadmicro（江苏微导）据最新财报披露，2021年微导纳米实现ALD相关销售收入约4.28亿元，同比增长约37%；截至2022年5月末，公司在手订单已有15.44亿元。根据广发证券发布的研究报告，全球前五大ALD半导体装备公司ASM、TEL、Lam等在ALD领域的销售额约在52.7-3.9亿元之间，微导纳米的ALD设备收入跻身国际主流ALD供应商。另据《中国光伏产业年度报告》（2020-2022）以及半导体设备行业上市公司公开信息，微导纳米近两年ALD产品收入规模在国内同类企业中位列第一。短短几年间，微导纳米从名不见经传到国内ALD设备行业的龙头企业，如此快速发展的背后，是有着近700人研发制造团队的支撑。微导纳米CTO黎微明博士拥有近30年的ALD技术研发和产业化经验，是最早从事ALD技术研究的华人之一，长期担任国际ALD会议技术委员会成员，也是中国ALD会议发起人，在国内外ALD技术领域享有很高声誉。同时，微导纳米与下游客户以及海内外教研单位深度合作，并筹建了支撑前瞻项目概念机、潜在客户样品验证的产业化应用中心，先后设立江苏省原子层沉积技术工程技术研究中心、江苏省外国专家工作室、江苏省博士后创新实践基地、江苏省研究生工作站等科研平台，具备承担半导体核心设备项目的技术储备和人才基础，是国内少数能协同客户在半导体先进制程解决方案上进行技术创新和产业化的设备厂商之一。根据瑞士MeyerBurger公司MAiA2.1机型与微导纳米KF6000机型的数据参数对比，在每年每GW产能的情况下，采用微导纳米KF6000设备价格优势约为500万元，满产能TMA消耗优势约为662.26万元，成本优势合计为1162.26万元。微导纳米称，在保障同等水平工艺实现的同时，借助产品带来的下游用户降本优势，公司设备迅速抢占市场，实现了对进口产品的国产替代。此后，微导纳米通过不断的技术优化与新工艺开发，公司设备产能持续突破，平均产能可达10,000片/小时，最高产能可达12,000片/小时。据TaiYangNews数据显示，相较于国内外知名厂商，微导纳米沉积Al2O3的镀膜设备产能、设备运行率均优于国际同类设备，TMA 利用率等指标达到国际同类设备先进水平。能够成功走向市场，除了夯实的技术基础外，独特、丰富的产品线更是微导纳米开疆辟土的利器。微导纳米率先将其ALD产品用于光伏产业的高效电池片生产，相关设备在PERC、TOPCon等高效电池技术发展过程中起到了重要作用，充分展现了公司的技术底蕴和创新实力。其与国内前十大电池片厂商长期合作，产品成为包括通威太阳能、隆基股份、阿特斯、爱旭股份、晶科能源等业内知名高效太阳能电池片生产商的核心设备，并逆向出口欧洲市场，迈出了国产ALD设备走向世界的重要一步。2017-2019年，微导纳米主要设备销售量分别0台、8台、38台，呈现逐年提升。在成功将 ALD 技术应用于光伏领域后，拥有半导体技术基因的核心团队将目光重新瞄准了对技术水平和工艺要求更高的半导体薄膜沉积设备领域，在极短的时间内获得多家国内知名半导体公司的商业订单。此外，其与多家国内半导体厂商及验证平台签署了保密协议并开展产品技术验证等合作，针对国内半导体薄膜沉积各细分应用领域研发试制新型 ALD 设备。为了加快集成电路领域的布局，微导纳米拟募资5亿元投建集成电路相关的项目。其中，2.82亿元投建年产120台基于原子层沉积技术的光伏、柔性电子及半导体设备扩建项目以及1.18亿元投建集成电路高端装备产业化应用中心项目，两大项目建设期均为2年。在逻辑芯片领域，微导纳米是国内首家成功将量产型High-k原子层沉积设备应用于28nm节点集成电路制造前道生产线的国产设备公司，据介绍其零部件国产化率有望于2023年达到95%，设备总体表现和工艺关键性能参数达到国际同类水平，并已获得客户重复订单认可，成功解决了我国半导体核心设备之一的国产化难题。在存储芯片领域，公司ALD设备凭借原子级别的薄膜厚度和均匀性、高阶梯覆盖率，以及精确控制的多元掺杂和叠层等技术，可满足先进存储器件制造过程中的工艺要求。此外，其产品在新型存储器的工艺需求中也有着广泛的应用前景。在第三代半导体领域，随着5G通讯、新能源汽车和充电桩等市场加速，进一步推动IGBT、SiC、GaN等功率器件的需求。ALD技术的金属氧化物、氮化物薄膜可作为栅氧层、钝化层和过渡层等，起到更好的器件漏电抑制、阻水阻氧效果。日前，微导纳米为国内某化合物半导体制造标杆企业定制的先进ALD设备已成功发货，这也标志着微导纳米率先迈出国产ALD设备进军先进化合物半导体微纳器件制造市场的坚实步伐。在新型显示技术领域，如AR、VR等消费类终端的发展，Mini/Micro LED 和Micro-OLED市场规模快速提升。微导纳米开发出批量式原子层沉积镀膜系统，该设备具备产能高、综合成本低等优势，可为micro-OLED硅基微型显示器、先进晶圆封装、MEMS等提供定制化量产解决方案。值得一提的是，公司ALD设备在Micro-OLED方面的量产化应用，已收到客户的多个订单。列举微导半导体用ALD[1]：iTomic HiK系列原子层沉积镀膜系统iTomic HiK系列原子层沉积镀膜系统适用于先进制程高介电常数（High-k）栅氧层、MIM电容器绝缘层、TSV介质层等薄膜工艺需求；HiK ALD系列设备凭借原子级别的精确控制、高覆盖率薄膜沉积和极高的工艺均匀性等优势，可为先进逻辑芯片、存储芯片以及先进封装制程提供介质层等关键工艺解决方案。相关技术和设备指标达到国内一流、国际先进水平。产品特点1、兼容8至12英寸单片热ALD量产工艺;2、采用原创设计的反应腔、源输送系统以及精确控温方案，可满足优异的薄膜均匀性和重复性需求，更适合三维和高深宽比器件结构内的薄膜生长;3、薄膜材料：Al2O3、HfO2、ZrO2、SiO2、La2O3、Ta2O5、TiO2、ZnO、CeO2等;4、配置多至4种独立的高温前驱体输送系统，满足多元掺杂工艺需求;5、设备通过28 nm量产工艺需求验证，并具有向更先进技术节点工艺的拓展能力。Tomic MeT系列原子层沉积金属化镀膜系Tomic MeT系列原子层沉积金属化镀膜系统适用于栅极金属（Gate Metal）、功函数调节金属层（Work Function）、MIM金属电极、扩散阻挡层等关键工艺。MeTALD系列设备在保证工艺中原子级别的膜厚精确控制和高薄膜均匀性的同时，配备自主设计的Degas反应腔，能有效对晶圆进行预处理，去除晶圆表面水汽和杂质，增强薄膜附着性、降低金属化膜层电阻率，从而改善电性能。可为先进逻辑芯片、存储芯片制程及先进芯片封装的金属化等关键工艺提供解决方案。产品特点1、采用CTPTM (Close-to-Point)输送技术，提高薄膜均匀性和重复性以及台阶覆盖率，更好地满足高深宽比结构的沉积需求；2、配备in-situ腔体清洗系统，减少污染和缺陷，提高设备使用效率和寿命；3、薄膜材料：TiN、TaN、AlN、Ru、Pt、W、AlTi等；4、选配Degas反应腔，有效预处理晶圆，去除表面水汽和杂质，减少沉积缺陷，提高薄膜质量，改善电性能；5、满足14 nm的量产工艺需求，可延展应用至更先进IC技术节点。iTomic PE系列等离子体增强原子层沉积（PEALD）系统iTomic PE系列等离子体增强原子层沉积（PEALD）系统可根据不同温度要求制备氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅等先进薄膜制备工艺及应用，通过精准快速控制成膜速度、超低反应温度、材料配比等技术，完美实现材料厚度均匀性、膜应力，热过程，以及阶梯覆盖率等极具挑战的工艺需求，技术达到国际先进水平。iTomic PE系列设备可为先进逻辑芯片、存储芯片、先进封装等提供客制化掩膜层、介质层、多级图案化（SADP & SAQP）等关键工艺解决方案。产品特点1、采用独特的Thunder BalanceTM技术，实现射频效果的毫秒级切换，具有工艺稳定性好、循环周期短等特点；2、多区加热系统确保反应温度的均匀性及稳定性，大大提高薄膜的均匀性；3、薄膜材料：SiO2, LTO SiO2, Si3N4, SiCNx, SiOCx等；4、采用特有的Hydro ThermalTM技术，实现低温工艺平稳可控，满足低温沉积工艺应用；5、多腔设计,可搭载1至多个PM，每个PM具有1至多个工艺站，可实现高产能、低成本的生产解决方案。iTomic MW系列批量式原子层沉积镀膜系统采用创新的批量型（mini-batch）腔体设计，可一次处理25片12英寸晶圆，适用于成膜镀率低，厚度要求高，以及产能要求高的关键工艺及应用。iTomicMW系列产品利用特有的流场设计，具有成膜速度快，占地面积小，产能高、使用成本低等优势，为先进存储芯片以及micro-LED显示器、MEMS等提供定制化量产的解决方案。产品特点1、25片12寸晶圆（兼容8寸晶圆）MW ALD系统，适用于厚膜或生长率较低的工艺需求；2、提供优异的薄膜片内（WiW）和片间（WtW）均匀性，更好地满足先进制程工艺需求；3、薄膜材料：Al2O3、HfO2、ZrO2、SiO2、Ta2O5、TiO2、ZnO、TiN等；4、与炉管型设备相比，MW ALD系列在减少颗粒度的同时大大降低了热过程，避免芯片器件在制程中的热损伤。iTomic Lite轻型系列原子层沉积镀膜系统采用原创设计开发的自动化平台与模块化ALD反应腔相结合，以国产化零部件为主导，可以按需配置PEALD或Thermal ALD等工艺需求。Lite ALD系列设备具有强大的兼容性，其硬件配置在保持量产机型强大功能的前提下，可满足各类晶圆尺寸（6、8英寸）量产工艺需求，同时也可满足客户高端研发和新工艺试量产需求。Lite ALD系列可广泛应用于功率器件、MEMS、光电器件等第三代半导体器件领域。产品特点1、灵活兼容Thermal ALD和PEALD工艺应用；2、自由配置半自动或全自动系统；3、薄膜材料：Al2O3、SiO2、Ta2O5、TiO2、ZnO、AlN、TiN等；4、满足6、8英寸晶圆量产工艺需求；5、满足高端研发客户需求及新工艺的开发和量产。北方华创方华创业务涵盖半导体装备、真空装备等电子工艺装备和电子元器件，产品体系较为丰富，其光伏领域薄膜沉积设备主要采用PECVD 技术路线，半导体薄膜沉积设备主要经营 PVD 产品，ALD 设备已实现销售，部分客户处于工艺验证阶段。北方华创微电子自2014年开始布局ALD设备的开发计划，历时四年，成功推出应用于集成电路领域的量产型单片ALD设备——Polaris A630，应用于沉积集成电路器件中的高介电常数和金属栅极薄膜材料，设备的核心技术指标达到国际先进水平。2017年12月5日，12英寸原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)设备进驻上海集成电路研发中心。北方华创ALD设备是用加热的方式，通过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、实现对膜层厚度的精确控制，可用于沉积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。目前，北方华创推出的ALD设备可以满足28-14nm FinFET和3D NAND原子层沉积工艺要求，目前正处于验证阶段。列举华创半导体用ALD[2]：Polaris PE系列PEALD 设备Polaris PE系列PEALD设备是设计适用于科学研究、企业研发和大规模自动化生产的灵活、可靠的等离子体增强型原子层沉积工艺平台。该设备非常适合从研发阶段的薄膜沉积扩大到大规模的工业化生产。区别于普通CVD或PECVD原理，PEALD可沉积超薄的、高深宽比的膜层。Polaris PE系列PEALD设备是用射频的方式，通过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、实现对膜层厚度的精确控制，可用于沉积SiO2、SiNx、TiN、ALN等多种薄膜。Polaris PE系列PEALD设备通过高效能CCP等离子体能提供足够多的活性源，同时将自由离子对衬底薄膜的损伤降低，独特的气路、腔体结构设计、配合相应的工艺配方，成功实现了不同薄膜的沉积厚度可控性；此设备可升级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其他选项；特殊设计的进气结构，解决了传统腔室的颗粒问题，使之具有良好的洁净度，改善产品的电性能和良率；设备系统易于安装维护，大大提高了装机和PM的周期。Polaris A系列ALD 设备Polaris A系列ALD设备是设计适用于科学研究、企业研发和大规模自动化生产的灵活、可靠的原子层沉积ALD工艺平台。该设备非常适合从研发阶段的薄膜沉积扩大到大规模的工业化生产。区别于普通CVD或PECVD原理，ALD可沉积超薄的、高深宽比的膜层。Polaris A系列ALD设备是用加热的方式，通过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、实现对膜层厚度的精确控制，可用于沉积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。Polaris A系列ALD设备通过独特的气路、腔体结构设计、配合相应的工艺配方，成功实现了不同薄膜的沉积厚度可控性；此设备可升级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其他选项；特殊设计的进气结构，解决了传统腔室的颗粒问题，使之具有良好的洁净度，改善产品的电性能和良率；设备系统易于安装维护，大大提高了装机和PM的周期。Promi+ 系列手动ALD 设备Promi+系列ALD设备是设计适用于科学研究、企业研发和小规模生产的灵活、可靠的手动原子层沉积ALD工艺平台。该设备非常适合从大专院校研发阶段的薄膜沉积到小规模的工业化生产。该手动ALD平台可沉积超薄的、高深宽比的膜层。Promi+系列ALD设备可兼容加热和射频的方式，可用于沉积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN、ALN、SiO2、SiNx等多种薄膜。Promi+系列ALD设备通过独特的气路、腔体结构设计、配合相应的工艺配方，成功实现了不同薄膜的沉积厚度可控性；此设备可升级更多的前驱体源和气路、高真空泵、原位清洗和其他选项；特殊设计的进气结构，解决了传统腔室的颗粒问题，使之具有良好的洁净度，改善产品的电性能和良率；设备系统易于安装维护，大大提高了装机和PM的周期。祝各位朋友中秋快乐。石大小生2022.09.09于宿州参考^微导 http://www.leadmicro.com/index.php?tcon=product&a=type&tid=15^北方华创 https://www.naura.com发布于 2022-09-09 20:36赞同 9522 条评论分享收藏喜欢收起Bb猫儿关注好久没有更新，上一次对比了两种CVD设备，LPCVD和PECVD。由于篇幅所限，ALD设备（原子层沉积）在光伏电池中的应用，在这里用一篇小短文来介绍一下。查阅了不少研究报告，目前还没有专门写ALD设备的，与现在还没有专职的上市公司有关系。正巧翻到了未上市公司的招股书，作为ALD设备的学习入门。技术路线选择长期来看 TOPCon、HJT电池将成为未来产业化主流，TOPCon 电池和 HJT 电池对于薄膜沉积的需求更高。 PVD在光伏电池片镀膜技术路线上，基本已经出局。在新型电池技术的路线选择上，就只有CVD和ALD两种，当然 ALD广义上说也算是CVD的一种。借用上一篇文章的技术路线图谱，展示下目前的技术路径。而在光伏领域的应用中，每家公司说法又都不太一致。目前比较主流的观点是，在TOPCon领域主要是三种技术路线LPCVD/PECVD/ALD，而在HJT领域ALD可能就派不上用场。当然，按照公司的说法，他们的ALD技术能实现电池新技术的通吃，还包括钙钛矿电池。至于实际应用如何，还需要时间来检验。原子层沉积 PVD、CVD、ALD 技术均为薄膜气相沉积技术，但其工艺原理有所区别。其中 PVD 是利用物理过程实现镀膜，CVD 和 ALD 均是通过化学反应制备固态物质实现镀膜。 ALD （Atomic Layer Deposition）技术是一种特殊的真空薄膜沉积方法，具有较高的技术壁垒。通过ALD 镀膜设备可以将物质以单原子层的形式一层一层沉积在基底表面，每镀膜一次/层为一个原子层，根据原子特性，镀膜 10 次/层约为 1nm。读起来可能有点拗口，用图例可能会看得更清晰一点。对照上图，我们可以看到ALD主要分为几个步骤的循环。铝源注入：加热后的三甲基铝（TMA）蒸汽注入为金属铝源，其中TMA包含一个铝原子+三个前驱体原子。气体清洗一：使用惰性气体，将多余的 TMA 蒸气和反应副产物甲烷带出反应室。氧源注入：水蒸气脉冲进入反应室和 TMA 前驱体吸附的表面继续进行表面化学反应。气体清洗二：清洗气体把多余的水蒸气和反应副产物甲烷带出反应室。上面的过程循环往复，每次循环实现镀膜一层原子，直到镀到目标厚度停止。使用ALD设备镀膜，可以实现三大优点，即三维共形性、均匀性（致密且无孔）、原子级的厚度控制。最终镀成的膜，长成这样，尤其适合不规则形状的均匀镀膜。从上图可以明显的看到，由于镀膜质量不均匀一开始PVD技术就出局了。而CVD和ALD技术，在改进后还在一争高下。当然，ALD技术良好的成膜质量，也是以牺牲了成膜速度为代价的。在工业化量产的领域，则需要寻找质量、效率、经济性的平衡点。写在最后从技术原理来看，三种技术路线在新型电池技术领域都有应用空间，其中 PVD 应用环节相对单一，CVD 和 ALD 可能的应用环节较多。通读公司的招股书和回复函，其中有一句让我印象非常深刻。效率上限决定了何种电池技术路径有更长远的利润释放，是电池技术路径升级的判断标准，而成本决定了短期何种电池技术可以最早实现量产。实验室理论和工业量产，永远不是同一件事。也恰如我们一样，研究和投资，也需要一直找到一个平衡点。大家共勉。发布于 2022-07-04 01:07赞同 477 条评论分享收藏喜欢

一文了解原子层沉积（ALD）技术的原理与特点 - 知乎

一文了解原子层沉积（ALD）技术的原理与特点 - 知乎切换模式写文章登录/注册一文了解原子层沉积（ALD）技术的原理与特点复纳科技已认证账号什么是原子层沉积技术原子层沉积技术（ALD）是一种一层一层原子级生长的薄膜制备技术。理想的 ALD 生长过程，通过选择性交替，把不同的前驱体暴露于基片的表面，在表面化学吸附并反应形成沉积薄膜。20 世纪 60 年代，前苏联的科学家对多层 ALD 涂层工艺之前的技术（与单原子层或双原子层的气相生长和分析相关）进行了研究。后来，芬兰科学家独立开发出一种多循环涂层技术（1974年，由 Tuomo Suntola 教授申请专利）。在俄罗斯，它过去和现在都被称为分子层沉积，而在芬兰，它被称为原子层外延。后来更名为更通用的术语“原子层沉积”，而术语“原子层外延”现在保留用于（高温）外延 ALD。Part 01.原子层沉积技术基本原理一个完整的 ALD 生长循环可以分为四个步骤：1.脉冲第一种前驱体暴露于基片表面，同时在基片表面对第一种前驱体进行化学吸附2.惰性载气吹走剩余的没有反应的前驱体3.脉冲第二种前驱体在表面进行化学反应，得到需要的薄膜材料4.惰性载气吹走剩余的前驱体与反应副产物原子层沉积（ ALD ）原理图示涂层的层数（厚度）可以简单地通过设置连续脉冲的数量来确定。蒸气不会在表面上凝结，因为多余的蒸气在前驱体脉冲之间使用氮气吹扫被排出。这意味着每次脉冲后的涂层会自我限制为一个单层，并且允许其以原子精度涂覆复杂的形状。如果是多孔材料，内部的涂层厚度将与其表面相同！因此，ALD 有着越来越广泛的应用。Part 02. 原子层沉积技术案例展示原子层沉积通常涉及 4 个步骤的循环，根据需要重复多次以达到所需的涂层厚度。在生长过程中，表面交替暴露于两种互补的化学前驱体。在这种情况下，将每种前驱体单独送入反应器中。下文以包覆 Al2O3 为例，使用第一前驱体 Al(CH3)3（三甲基铝，TMA）和第二前驱体 H2O 或氧等离子体进行原子层沉积，详细过程如下：反应过程图示在每个周期中，执行以下步骤： 01 第一前驱体 TMA 的流动，其吸附在表面上的 OH 基团上并与其反应。通过正确选择前驱体和参数，该反应是自限性的。Al(CH3)3 + OH => O-Al-(CH3)2 + CH402使用 N2 吹扫去除剩余的 Al(CH3)3 和 CH403第二前驱体（水或氧气）的流动。H2O（热 ALD）或氧等离子体自由基（等离子体 ALD）的反应会氧化表面并去除表面配体。这种反应也是自限性的。O-Al-(CH3)2 + H2O => O-Al-OH(2) + (O)2-Al-CH3 + CH404使用 N2 吹扫去除剩余的 H2O 和 CH4，继续步骤 1。由于每个曝光步骤，表面位点饱和为一个单层。一旦表面饱和，由于前驱体化学和工艺条件，就不会发生进一步的反应。为了防止前驱体在表面以外的任何地方发生反应，从而导致化学气相沉积（CVD），必须通过氮气吹扫将各个步骤分开。Part 03. 原子层沉积技术的优点由于原子层沉积技术，与表面形成共价键，有时甚至渗透（聚合物），因此具有出色的附着力，具有低缺陷密度，增强了安全性，易于操作且可扩展，无需超高真空等特点，具有以下优点：厚度可控且均匀通过控制沉积循环次数，可以实现亚纳米级精度的薄膜厚度控制，具有优异的重复性。大面积厚度均匀，甚至超过米尺寸。涂层表面光滑完美的 3D 共形性和 100% 阶梯覆盖：在平坦、内部多孔和颗粒周围样品上形成均匀光滑的涂层，涂层的粗糙度非常低，并且完全遵循基材的曲率。该涂层甚至可以生长在基材上的灰尘颗粒下方，从而防止出现针孔。ALD 涂层的完美台阶覆盖性适用多类型材料所有类型的物体都可以进行涂层：晶圆、3D 零件、薄膜卷、多孔材料，甚至是从纳米到米尺寸的粉末。且适用于敏感基材的温和沉积工艺，通常不需要等离子体。可定制材料特性适用于氧化物、氮化物、金属、半导体等的标准且易于复制的配方，可以通过三明治、异质结构、纳米层压材料、混合氧化物、梯度层和掺杂的数字控制来定制材料特性。宽工艺窗口，且可批量生产对温度或前驱体剂量变化不敏感，易于批量扩展，可以一次性堆叠和涂覆许多基材，并具有完美的涂层厚度均匀性。发布于 2024-02-27 09:44・IP 属地上海ALD赞同添加评论分享喜欢收藏申请

ALD (Atomic Layer Deposition) - 知乎

ALD (Atomic Layer Deposition) - 知乎首发于半导体工艺切换模式写文章登录/注册ALD (Atomic Layer Deposition)小叮当半导体和Plasma技术相关，缓慢更新。随着半导体器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，半导体材料使用的薄膜更多的需要以原子为单位控制。要求优秀的 step coverage，并且沉积温度低以防止界面扩散和氧化。以原子层为单位沉积技术 “Atomic Layer Deposition(ALD)” 的开发克服了原来的半导体技术局限。 ALD 技术和CVD, PVD 薄膜生长技术相比具有以下优势：1.大部分ALD 工艺在400度以下的低温进行；2. 由于是以原子为单位沉积，可以精确的控制非常薄的薄膜，杂质含量低，几乎没有pin hole； 3. ALD 即使在 High Aspect Ratio也能满足100%的step coverage。然而，ALD 也存在缺点，受原子层沉积机制限制沉积速度慢。因此，ALD 主要用在需要精确控制薄膜的工艺，如栅极介电膜、电容介电膜和金属阻挡层。ALD 薄膜生长机制 ALD是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在基体上化学吸附并反应而形成薄膜。通过供给惰性气体（Ar,N2等）分隔各种反应物，单个原子层沉积，并重复沉积控制厚度。即，ALD 不是通过气体气相反应来沉积，而是一种反应物吸附在基体上，然后第二或者第三种气体进入并与基体化学吸附成膜。这种反应称为自限性反应（ Self-limiting Reaction）。自限性反应只发生在反应物和表面的反应，反应物和反应物不发生反应，因此能够以原子层为单位沉积。图1 原子层沉积原理（ Ref： ALD(Atomic Layer Deposition) Process Technology in the Semiconductor Industry/Chul Joo HWANG/2012）如图所示 ALD 工艺过程：反应物交差化学吸附（Alternating Chemisorption） -> 表面反应 (Surface Reaction)-> 解吸附(Desorption) （1）当“A”反应物供应到基体时，“A”与基体表面反应发生化学吸附。当“A”完成原子层吸附后，即使提供过量的“A”也不再反应（ Self-limiting Reaction）。（2）反应物“A”不再反应的状态下，通入惰性气体除去过量的“A”反应物。（3）当容器内的反应物“A”完全除去后，通入反应物“B”。“B”与基体表面吸附的“A”反应而被化学吸附。当“B”在表面饱和后，反应停止。（ Self-limiting Reaction）。（4）：反应物“B”不再反应的状态下，通入惰性气体除去过量的“B”反应物。（1）~(4)为一个cycle，cycle反复进行达到所需的厚度。原子层沉积需要满足以下条件。 a. ALD 沉积过程包括一系列独立的步骤。如果两种反应物不分离而相互混合，会发生气相反应。 b. 反应和表面之间的反应必须是自限性反应ALD 的优缺点优点 1) 可以形成纳米级的薄膜 2) 可以精确的控制薄膜的厚度和成分 3) 可以排除气相反应造成的particle,沉积的薄膜物理和电学性能相对优秀. 4) 与CVD相比，ALD在低温进行，可以避热扩散导致的器件性能不良。 5) 即使在复杂的基体表面也能确保接近100%的 step coverage缺点 1)为了提供足够的source，需要选择高蒸汽压，无热分解的高反应性前驱体 2)在沉积过程中需要严格分离各前驱体，薄膜生长速度慢。ALD 沉积设备 ALD 设备根据反应容器不同可分为 semi batch, batch, single typeALD 设备 Batch Type：能够同时沉积批量晶圆的设备 Semi-Batch Type：能够同时沉积多张晶圆的设备 Single Type：一次沉积一张晶圆的设备 Batch型设备一次沉积大量晶圆，被认为可以克服ALD薄膜生长速率低的缺点。因此，Batch型设备在ALD工艺用于量产的早期受到很多关注。但随着器件集成度提高，batch方式沉积薄膜的晶圆因放置位置不同而膜质量有差别。而single type ALD 晶圆间的差异小，但是生产率低，在量产中有很大限制。出于以上原因，近来semi-batch 受到关注。它介于两者之间，可以在保证晶圆特性均一的同时有较高的生产率。发布于 2022-07-20 22:30半导体产业赞同 6210 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录半导体工艺八大工

原子层沉积（ALD） - 牛津仪器

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PECVDPlasmaPro 80 PECVDPlasmaPro 100 PECVDPlasmaPro 800 PECVDPlasmaPro 1000 StratumICPCVDPlasmaPro 80 ICPCVDPlasmaPro 100 ICPCVD

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ALD

原子层沉积（ALD）

原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）是一种先进的沉积技术，允许以精确控制的方式沉积数纳米厚度的薄膜。ALD不仅提供了出色的厚度控制和均匀性，还能够对高长宽比结构进行全覆盖的包覆。

ALD依赖于自限制的表面反应，因此针孔和微粒含量通常很低，有利于广泛的应用。薄膜和界面控制水平以及所提供的高薄膜质量是许多应用所追求的。使用等离子体可以改善薄膜性能，控制薄膜，并使用多种材料。独特灵活的表面预处理可实现低损伤加工。

白皮书

用于量子器件的 ALD

用于氮化镓电力电子器件的ALD和ALE

面向钙钛矿太阳能电池的ALD

博客

面向二维材料的原子层沉积（ALD）

原子层沉积是如何工作的？

若要查看此视频，请启用JavaScript，并考虑升级到支持HTML5视频的web浏览器

亮点

以极致的厚度精度生长出高质量薄膜，一次只能生长单层原子层

晶圆厚度可达200 mm，典型均匀度<±2%

即使在高纵横比结构中也能实现出色的阶梯覆盖

高度贴合的覆盖

低针孔和颗粒水平

低损伤和低温工艺

减少成核延迟适用于多种材料和工艺

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原子层沉积工艺

原子层沉积通常包括4个步骤的循环，根据需要重复多次，以达到所需的沉积厚度。以下是以Al2O3的ALD为例，使用了Al(CH3)（TMA）和 O2等前驱体物质。

步骤 1)在基底上添加TMA前驱体蒸汽，TMA 会吸附在基底表面并与之发生反应。通过选择适当的前驱体物质和参数，该反应会自限制。

步骤 2)清除所有残留的前驱体和反应产物。

步骤 3)使用活性氧自由基对表面进行低损伤远程等离子体照射，使表面氧化并去除表面配位体，由于表面配位体的数量有限，该反应也具有自限性。

步骤 4)清除室内的反应产物。

只有第3步在热处理工艺和等离子体工艺之间有所不同，热工艺过程使用H2O，而等离子体工艺使用O2等离子体。由于ALD过程每个周期沉积（亚）英格厚度的薄膜，因此可以在原子尺度上控制沉积过程。

1st Half-Cycle

Purge

2nd Half-Cycle

Purge

主要优势主要功能硬件工艺案例研究

热 ALD

即使在高长宽比和复杂结构中，也可以实现高度整形的涂层。

原子层沉积技术可应用于多种材料，例如：

氧化物：

Al2O3, HfO2, SiO2, TiO2, SrTiO3, Ta2O5, Gd2O3, ZrO2, Ga2O3, V2O5, Co3O4, ZnO, ZnO:Al, ZnO:B, In2O3:H, WO3, MoO3, Nb2O5, NiO, MgO, RuO2

氟化物：MgF2, AlF3

有机-杂化材料：Alucone

氮化物：TiN, TaN, Si3N4, AlN, GaN, WN, HfN, NbN, GdN, VN, ZrN

金属：Pt, Ru, Pd, Ni, W

硫化物：ZnS, MoS2

等离子体增强ALD（PE-ALD）

除了热ALD的优点之外，PEALD还能提供更广泛的前驱体化学选择，从而提高薄膜质量：

等离子体可实现低温 ALD 过程，而远程源可保持低等离子体损伤

无需用水作为前驱体，减少了ALD循环之间的净化时间，尤其是在低温条件下

通过改进杂质去除，提高薄膜质量，从而降低电阻率、提高密度等

通过使用氢等离子体实现有效的金属化学反应

能够控制化学计量/相位/相变

减少成核延迟

等离子体表面处理

可对某些材料进行腔室等离子体清洗

使用高速等离子体ALD SiO2对高长宽比（15:1）结构进行高度整形的涂层覆盖。

使用埃因霍温科技大学提供的FlexAL ALD沉积的Al2O3

等离子体ALD对SiO2, TiO2 and Al2O3的高度整形沉积，图片由www.AtomicLimits.com提供，采用CC BY 4.0许可证，出自2021年图像库。

ALD 的主要特点

由我们的工程师制定的有保证的工艺流程

等离子体表面预处理

氧化物

低温加工，材料质量高

掺杂和混合

氮化物

低电阻率

低含氧量、高折射率

金属

使用等离子体可减少成核延迟

低温沉积

基底偏压：

在等离子体ALD中，控制材料特性

应力、密度、结晶度（及其他）

在等离子体ALD之前预先清洁基底表面

刻蚀 Al2O3, HfO2, SiO2, Si3N4

在等离子体之后，用ALD来改变材料和表面特性

可选择基底偏压，以进一步控制工艺和改善材料性

ALD系统和优势

PlasmaPro ASP

FlexAL

Atomfab

装载方式

装载锁或盒式处理器

装载锁或盒式

盒式处理器。型号为Brooks MMX，它附带一个对准器。此外，还可以选择添加一个冷却站作为可选配置。

基底

处理最大直径为200 mm的晶圆和载板上的其他部件

处理最大直径为200 mm的晶圆和载板上的其他部件。

可以配置为适用于直径为200mm、150mm或100mm的晶圆的处理。

气泡化的液体&固体前驱体

多达6种前驱体，鼓泡或蒸汽吸取

多达8种前驱体，外加水、臭氧和气体

蒸汽吸取前驱体

最高前驱体源温度

最高200°C

200ºC

高蒸汽压前驱体冷却至室温以下，以进行可控和可重复的投放

MFC控制的气体管道与快速投放系统；1）热气体前趋体（如 NH₃, O₂) 2) plasma gases (e.g. O₂, N₂, H₂）

设备上有4个可配置（有毒或无毒管路）线路气舱以及1个固定的氩气舱

最多 10 个外部安装的气舱

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我们的原子层沉积设备拥有十多年的丰富经验。牛津仪器公司系统的主要特点包括：

低至10毫秒的剂量气体脉冲，可提供出色的剂量控制。

快速配方控制，可低至10毫秒。

软件控制，可在等离子体和热ALD之间切换。

装载锁，自动压力控制（APC）阀（在ALD周期内开启和关闭需要150毫秒），涡轮泵可实现快速周期时间，对湿敏氮化物和金属敏感。

出色的离子能量控制，通过压力和功率控制实现。还提供RF基底偏压选项，以增强离子能量，用于进一步的工艺控制。

广泛的材料范围

原子层沉积技术可应用于多种材料，并且我们的工艺工程师可保证和设置多种工艺。对于新型工艺，我们丰富的工艺知识和庞大的网络使我们能够提供起点配方，这些配方应该是快速实现稳健工艺的良好起点。

通常，基于等离子体的工艺，可利用我们的等离子体知识和对MFC控制的气体混合物（包括有毒气体）的处理来提供。

二维材料

原子层沉积（ALD）也可以用于生长二维材料，这是一项新的发展，旨在实现高质量的MoS2薄膜。ALD的化学控制有望利用其在CMOS兼容温度下对大面积（200毫米晶圆）进行数字精确厚度控制的独特性质，以实现二维硫化物的应用。

金属

氟化物

硫化物

AlF3

MoS2

MgF2

氧化物

氮化物

Al2O3

AlN

Co3O4

Ga2O3

GaN

HfO2

HfN

In2O3

Li2CO3

MoO3

Nb2O5

NiO

SiO2

SnO2

Ta2O5

TaN

TiO2

TiN

WO3

ZnO

ZrO2

我们很高兴为您介绍埃因霍温理工大学 (TU/e) 两名博士生的研究项目。作为工程科学和技术领域的领先大学，TU/e一直致力于创新工艺技术，旨在推动原子层沉积（ALD）这项先进的沉积技术在工业应用中的发展，该技术允许以原子级厚度控制沉积超薄薄膜。

牛津仪器等离子体技术公司与埃因霍温理工大学合作15年后，我们将继续推动ALD的研究和开发，这是纳米制造众多应用中发展最迅速的技术之一。两位研究学生Karsten Arts和Marc Merkx都使用了牛津仪器公司的FlexAL ALD系统，该系统配备了远程电感耦合等离子体源，可实现高质量沉积。

阅读完整的案例研究

Atomfab-用于HVM的ALD系统

速度|性能|等离子体

Atomfab是市场上速度最快的HVM远程等离子体ALD系统，专为制造GaN HEMT和射频（RF）器件而设计。

具有竞争力的 CoO

快速、易于维护

优异的薄膜均匀性

材料质量高

基底损伤小

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原速（superald）为您提供原子层沉积（ALD）设备、材料及工艺的一体化技术解决方案-纳米压痕-激光分子束外延-脉冲激光沉积-阴极发光-阴极荧光-原子层沉积-ald设备-分子互作仪-北京正通远恒科技有限公司

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名称：ALD原子层沉积系统（超高真空系列）产地：中国型号：UHV ALD 工艺可沉积薄膜种类和应用场景包括： • High-K介电材料 (Al2O3, H2O, ZrO2, PrAlQ, Ta2O5, La2O3); • 金属互联结构 (Cu, WN, TaN, Ru, In); • 催化材料 (Pt, Ir, Co, TiO2): • 生物医学涂层 (TiN, ZrN, TiAIN, AlTIN); •金属(Ru, Pd, Ir Pt, Rh, Co, Cu, Fe, Ni); • 压电层 (ZnO, AIN, ZnS); • 透明电学导体 (ZnO:Al, ITO); • 光子晶体(ZnO, TiO2, Ta3N5);等机架Cabinet •框架采用进口铝材搭建，重量轻、承载能力强，散热性好 •外壳采用碳钢烤漆及圆角处理，轻便美观，拆卸方便，符合人体工学 •显示屏360度自由旋转，可调视距、视角、自由悬停控制系统 • 控制系统采用 PLC+工控机+19 寸触摸屏方式实现，系统通过高速以太网进行通讯。 • 采用 PLC 对设备进行实时控制，同时实现基于Windows7 操作系统的人机界面互动，支持历史数据、工艺配方、报警及日志的储存和导入导出的功能 • 设备支持“一键沉积”功能，点击运行按键即可自动完成真空抽取、升温、材料沉积、降温等一系列步骤。实现单一或多层材料的沉积；提供独立的手动操作页面，支持手动开关阀门的操作，人机交互同时支持鼠标、键盘和触摸的输入方式 • 设备运行软件提供用户权限管理功能，可根据用户级别设定使用权限，防止误操作，保证设备和人身安全 • 设备运行软件提供逻辑互锁功能，防止用户误操作，并弹出信息对话框进行提示 • 设备运行软件集成安全及参数配置、IO互锁列表信息功能设备规格衬底尺寸 100mm Dia（4 inch）（可定制）工艺温度温度范围：RT~400°C 精度：土1°C（可定制）前驱体路数最大支持6路前驱体气路（可定制），包含固、液态前驱体源瓶加热系统 RT~150℃ 反应物路数支持2路反应物气路（可定制）载气 N2, MFC 流量控制（可定制）高真空系统高性能分子泵，支持对高真空的真空度需求控制系统 19寸显示器，支持触控工业级嵌入式工控机，高可靠性，支持扩展操作系统 Win7 操作系统，工业级可编程逻辑控制器，支持现场总线与实时多任务处理操作传片系统手动磁力杆传片，配置专用传片腔体、门阀以及真空系统（可定制）应用领域 1.纳米材料：ALD 技术沉积参数高度可控，可在各种尺寸的复杂三维微纳结构基底上，实现原子级精度的薄膜形成和生长，可制备出高均匀性、高精度、高保形的纳米级薄膜。ALD具有高致密性以及高纵宽比结构均匀性，为MEMS机械耐磨损层、抗腐蚀层、介电层、憎水涂层、生物相容性涂层、刻蚀掩膜层等提供优质解决方案。ALD技术沉积参数高度可控，可通过精准控制循环数来控制MTJ所需达到的各项参数，是适用于MTJ制造的工艺方案之一。ALD技术可通过表面修饰，改善纳米孔的生物相容性，同时提升抗菌抑菌和促进细胞合成。 2.太阳能电池：ALD基材料在c-Si太阳能电池中的应用始于Al2O3，Al2O3是一种非常有效的表面钝化层，被发现可以显着提高c-Si太阳能电池的效率并应用于大规模产业化中。此后的研究中，ALD的应用研究从表面钝化层扩展到载流子传输材料[8]。 3.催化：ALD技术很容易地控制纳米颗粒的大小、孔隙结构、含量和分散，有效设计出核壳结构、氧化物/金属倒载结构、氧化物限域结构、具有多金属管套结构和多层结构，且独特的自限制特性可实现催化材料在高比表面材料上的均匀和可控沉积，实现一步步和“自底向上”的方式在原子层面上构建复杂结构的异质催化剂材料而得到广泛研究。利用ALD技术具有饱和自限制的表面反应特性，有效抑制金属有机化合物、配体的空间位置效应，天然的将金属中心原子互相隔离开，抑制金属原子聚集，合成单原子催化剂。利用ALD技术有效调控金属与载体间的相互作用的特性，可获得单金属催化剂，如Ru、Pt、Pd等贵金属。利用ALD技术能调控两种金属元素生长顺序、循环周期数的特性来精准得到双金属纳米催化剂，合成原子级精准的超细金属团簇，如PtPd、PtRu、PdRu等双金属纳米颗粒。利用ALD技术制备金属氧化物，不仅可以制备性能更加优良的多相催化剂，而且可以对负载型催化剂进行改性，达到修饰、保护催化剂的目的。 4.锂电池：ALD在锂离子电池中的应用特点：（1）电极材料的制备和改性；（2）阴极材料上的保护镀膜；（3）阳极材料上的人造固体电解质相间（SEI）；（4）锂金属阳极钝化和防止枝晶生长；（5）ALD作用的固态电解质（SSE）；（6）隔离膜上的保护涂层；原速科技ALD技术在锂电池领域的应用主要有以下几个方面： a、锂电池PP/PE隔膜包覆，改善隔膜的浸润性，耐压性，热收缩性能b、锂电池正极包覆，改善电池的倍率性能，循环性能等c、锂电池负极包覆，改善电池的倍率性能，循环性能以及安全性能 5.光学镀膜：ALD薄膜以饱和吸附的layer-by-layer生长模式，可在结构复杂的几何表面，如大曲面及高纵深比深孔结构，大面积形成高均匀性薄膜，且膜层相较于PVD膜更为致密，在界面处的结合力更强，更适用于未来工业界先进精密光学器件的制造。 6.生物医疗：ALD可以通过低温沉积形成非常致密的保护膜，由于是纳米级别的膜厚其本身对医疗设备也不会造成影响，沉积ALD涂层后可以大幅度增加植入设备的寿命以及安全性，也有可能有效的减少更换手术的频率；同时ALD有多种材料都具有生物相容性，这种涂层对人体组织是没有任何细胞毒性的，这使得在再生医学领域中，用于对细胞构建生物相容性底物的制备时，ALD沉积表面涂层能满足对新型生物相容性材料的需求；在药物方面，ALD涂层可以有效的保护颗粒不受周围空气和水分的影响，从而大幅度的延长药物的保质期。 7.OLED：几十纳米厚度的ALD封装膜甚至可媲美传统OLED封装技术的阻隔效果，同时具有良好的透光率、热导率、机械强度、耐腐蚀性及与基底的粘结性等性质；ALD封装薄膜因其纳米级的膜厚，可以实现很大程度上的弯曲并保持封装效果不变，这一特性可完美兼容柔性OLED器件封装，真正做到显示屏的可折叠、卷曲；ALD薄膜优异的保型性使其在一些复杂形貌和三维纳米结构的LED表面实现出色的钝化保护层，有效地起到阻隔水氧的作用，提高性能；用ALD在LED表面沉积钝化膜还可以很好地修补被等离子刻蚀造成的破坏性表面，可有效降低漏电流，显著提高LED效率。

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原子层沉积技术实验室

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实验室主要研究方向: （1）ALD前驱体的设计、合成及其产业化；（2）ALD薄膜材料的制备及其应用；（3）ALD装备的开发及产业化。实验室将致力于设计并合成满足ALD生长条件的金属化合物，开发制备具有优良性能薄膜材料的工艺，并应用在高性能的功能器件上。研究化合物结构与薄膜材料ALD生长的机理关系，表征薄膜材料性能，改进薄膜组分、尺度与器件性能。实验室在立足于应用基础和理论研究的同时，将结合新材料学院的发展战略，重点面向新型半导体high-k材料、锂电池材料和绿色能源材料的开发。ALD原理图通过SiO2层制备更高效的染料敏化太阳能电池Wang X et al., J. Am. Chem. Soc. (2012), 134, 9537通过钪前驱体原子层沉积Sc2O3（潜在的高介电常数材料）举例联系人：王新炜副教授Email:wangxw@pkusz.edu.cn

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