帶你深入了解選擇性原子層沉積技術

很多涉及原子層沉積技術(ALD)的人都知道，選擇性原子層沉積是當今熱議的話題。各類論文、研討會和博文層出不窮，詳盡地解釋了各種可以達到選擇性生長目的的新方法。從某種意義上說，選擇性ALD運用了長期困擾ALD使用者的效應，即由于ALD的化學反應特性，薄膜生長的成核現象取決于基底表面。通常來說，在ALD領域人們已經在研究如何盡可能減小這種影響。例如，等離子體ALD一般會有可忽略不計的延遲，但對于選擇性ALD來說，成核延遲現象卻被放大了。

有意思的是，雖然等離子體ALD一般沒有成核延遲現象，但它仍然可被用于選擇性ALD。我在埃因霍溫的大學同事已登載了相關發現它的要點是在等離子體曝光之后再次重復應用抑制劑，這個過程可用視頻中所示的三步ABC ALD方法操作。

以下解釋了選擇性等離子體ALD技術的全新概念：

那么問題來了，人們會選擇哪種ALD設備來研究選擇性ALD呢。我相信我們系統中的一些功能會很有用，例如：

◆ 可應用多種化學前驅物。氣箱可容納多路氣體并由MFC進行流量控制

◆ 可應用抑制劑分子(如在前驅物注入過程中通入NH3或CO)

◆ 將氫基作為抑制劑：在前驅物注入前使用氫等離子體(或其他等離子體)來抑制特定表面的生長

◆ 氟化物等離子體：將CFX或F作為抑制劑，在前驅物注入前使用此等離子體，或進行選擇性ALD生長時，即每隔幾個生長周期就在同一個腔體內進行一次刻蝕的步驟(注意O2等離子體可刻蝕Ru，H2等離子體可刻蝕ZnO)。

◆ 用于抑制生長的自組裝單分子膜(SAMS)注入

◆ 多腔體集成系統，比如與感應耦合等離子體-化學氣相沉積(ICP-CVD)腔室(生長非晶硅)、濺射(sputter)腔室或原子層刻蝕(ALE)腔室結合使用

◆ 用于原表面改性或刻蝕的基底偏壓

牛津儀器的設備可實現優異的控制效果，包括：

◆ 通過MFC，快速ALD閥門和快速自動壓力控制，可獲得精準可調的前驅物/氣體注入，以實現一面成核另一面不成核的現象。

◆ 使用預真空室和渦輪增壓分子泵保持系統的的高真空度，以使抑制現象長時間不受影響。

◆ 使用等離子體可清潔腔體和恢復腔體氛圍。

◆ 帶實時診斷功能的生長監控設備：橢圓偏正光譜測、質譜分析法及發射光譜法

基于選擇性ALD提出的與刻蝕相結合的方法再次讓我想到原子尺度工藝處理的問題，我在之前發表的一篇博文中對此進行了討論。可以想象，通過結合選擇性ALD及其他工藝，可以生長出新的超材料(特異材料)和獨特結構。例如，通過在選擇性曝光的銅中生長石墨烯，或通過周期性刻蝕同一平面的沉積(例如局部選擇性ALD)，可有效地僅在結構側邊生長材料。因此不論是在普通等離子刻蝕機或帶基底偏壓特性的FlexAL，結合帶導向的離子曝光法也許會是個優勢。總得來說，我很期待能有令人驚喜的新發現，新結構和新材料能在可控的方式下誕生。