中國粉體網訊 經過將近30年的發展，作為功能薄膜制備中的一項關鍵技術，原子層沉積（ALD）技術在催化、半導體、光學等眾多領域都發揮著十分重要的作用。
ALD最初用于平板顯示器所需的多晶熒光材料ZnS、Mn以及非晶Al2O3絕緣膜的研制。20世紀90年代中期，硅半導體的發展使得原子沉積的優勢真正得以體現，掀起了人們對ALD研究的熱潮。發展至今，ALD已經成為應對半導體器件技術小型化的要求的重要技術，在半導體領域有著廣泛且重要的應用。
ALD技術的特征及優勢
ALD技術在半導體中的應用
根據摩爾定律，要求半導體器件尺寸的不斷減小，而ALD技術以其優異的保型性和均勻性、高的臺階覆蓋率和速率可控性，使其在半導體產業中得到廣泛應用，包括：晶體管柵極電介質層(高k材料)，光電元件的涂層，晶體管中的擴散勢壘層和互聯勢壘層(阻止摻雜劑的遷移)，有機發光顯示器的反濕涂層和薄膜電致發光(TFEL)元件，集成電路中的互連種子層，DRAM和MRAM中的電介質層，集成電路中嵌入電容器的電介質層，電磁記錄頭的涂層，集成電路中金屬-絕緣層-金屬(MIM)電容器涂層等。
高k電介質
一種可取代SiO2作為柵介質的材料，它具備良好的絕緣屬性，同時可在柵和硅底層通道之間產生較高的場效應（即高-k）。
k（希臘文Kappa）是一個工程術語，描述一種材料保有電荷的能力。有些材料比其他材料能夠更好地存儲電荷，因此，擁有更高的“k”值。
另外，由于高k材料比SiO2更厚，并且保持著同樣理想的屬性，因此，它們可以大幅減少漏電量。
ALD是一種較好的可以制備高k電介質材料的技術，目前主要包括TiO2、HfO2、Al2O3三種材料，以及稀土元素氧化物和一些硅酸鹽混合的納米層狀結構材料。
電容器
電阻隨機存取存儲器（RRAM）
非易失性存儲器更高密度、更快速度和低功耗的要求推動了基于Si集成電路（ICs）和計算機處理器的空間持續縮減。當技術節點進入22納米級時，傳統的閃存技術將達到其物理和集成的限制，因此許多新的類型的存儲器應運而生。其中，電阻隨機存取存儲器（RRAM）以其單元結構簡單、功耗和制造成本低、可擴展性優良和兼容性優異脫穎而出。目前RRAM應用氧化物材料主要有NiOx、TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5、ZnO和MnOx等。
二極管
使用ALD方法制備的二極管表面材料主要有ZnO、ZrO2和Al2O3等。İkram Orak通過ALD法制備了ZnO薄膜，并研究了其在光電二極管和二極管上的應用性能。結果表明，ZnO薄膜結構可以應用于光伏和光電二極管。
晶體管
薄膜晶體管（Thinfilmtransistors，TFTs）作為場效應晶體管的一種，是通過沉積介電層，有源層及金屬電極等功能薄膜而制備的三端場效應器件。ZnO是一種在平板顯示領域非常有前景的n型半導體材料，在較低的溫度下易形成良好的納米結晶。以ALD工藝為基礎，ZnO基為半導體層的薄膜晶體管器件被廣泛研究。
IC互連技術
因為Cu具有良好的導電性和抗電遷移能力，且能夠在低溫下進行沉積，所以目前Cu工藝已經取代Al工藝成為互連技術的主流技術。但Cu高溫下在Si中有極高的擴散系數，擴散到Si中會形成能級復合中心，降低Si的少數載流子壽命使器件的性能發生退化，利用ALD技術可在Si沉底表面沉積阻擋層克服其缺點。
參考來源：
[1]苗虎等.原子層沉積技術及應用
[2]楊軍.基于原子層沉積技術的氧化鋅基薄膜晶體管制備及穩定性研究
[3]魏呵呵等.原子層沉積技術的發展現狀及應用前景
（中國粉體網編輯整理/山川）
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