在上篇文章中,我們結(jié)合具體案例為大家介紹了原子層沉積技術(shù)的概念、原理和特點。
閱讀推薦:一文了解原子層沉積(ALD)技術(shù)的原理與特點
還有很多朋友提問化學(xué)氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)的區(qū)別,我們從反應(yīng)效率、均勻性以反應(yīng)溫度三方面來進(jìn)行說明。
在化學(xué)氣相沉積( CVD) 中,前驅(qū)體被同時且連續(xù)地引入反應(yīng)器中,這些前驅(qū)體在熱基材表面相互反應(yīng)。沉積速度可能比 ALD 更高,但涂層的粘附性較差,不夠致密,而且不均勻。
由于 CVD 缺乏自鈍化作用,因此也不可能形成均勻的高深寬比涂層。CVD 工藝由于在溝槽或孔內(nèi)前驅(qū)體濃度較低,導(dǎo)致厚度比基材表面低得多。CVD 通常還需要較高的襯底溫度。
ALD有更好的臺階擴(kuò)散性和溝槽涂層均勻性
本篇文章我們將繼續(xù)從效率、溫度和涂層類型quan*方位揭秘原子層沉積技術(shù),歡迎對原子層沉積技術(shù)感興趣的朋友們和我們一起交流探討。
Part1 原子層沉積工藝的效率
zhong所周知,原子層沉積(ALD )工藝的生長過程相當(dāng)緩慢,大約每 cycle 1 個原子層需要 1s左右。然而,一些變體要快得多,特別是快速優(yōu)化的流動反應(yīng)器(1-5 nm/秒)和空間 ALD(1-10 nm/秒)。
然而,由于 ALD 工藝固有的自鈍化特性,可以將數(shù)千個基材裝入反應(yīng)器中,從而使每個零件的涂覆速度極快、均勻且可重復(fù)!或者,可以使用卷對卷 ALD,其中當(dāng)使用許多涂布頭時,卷速可以很高(與空間 ALD 相比)。
但當(dāng) ALD 應(yīng)用于粉末等高比表面積基底時,由于吹掃需要消耗大量時間,因此每個 cycle 的生長時間會更長,甚至長達(dá) 1 小時。
Part2 原子層沉積需要的溫度
在 ALD 中,適合沉積的基板溫度范圍為室溫至 800℃,但大多數(shù)沉積發(fā)生在 100-200℃ 左右。當(dāng)溫度高于 100°C 時,通常用作反應(yīng)物之一的水蒸氣會從基板和壁上快速蒸發(fā),因此使用高于 100°C 的溫度,前驅(qū)體之間的循環(huán)速度會更快。
在高溫下,某些材料可以實現(xiàn)外延生長。若沉積層與基底晶型匹配,即可形成單晶涂層,這就是所謂的原子層外延!
Part3 原子層沉積工藝支持的涂層類型
技術(shù)行業(yè)和學(xué)術(shù)界對可用于 ALD 的材料進(jìn)行了廣泛的研究,該列表每年都會不斷更新。以下是我們?yōu)槟x可使用的材料:
1.氧化物:Al2O3、CaO、CuO、Er2O3、Ga2O3、 HfO2、La2O3、MgO、Nb2O5、Sc2O3、SiO2 、Ta2O5、TiO2、VXOY、Y2O3、Yb2O3、ZnO 等
2.氮化物:AlN、GaN、TaNX、TiAlN、TiNX 等
3.碳化物:TaC、TiC 等
4.金屬:Ir、Pd、Pt、Ru 等
5.硫化物:ZnS、SrS 等
6.氟化物:CaF2、LaF3、MgF2、SrF2等
7.生物材料:Ca10(PO4)6(OH)2(羥基磷灰石)等
8.聚合物:PMDA–DAH、PMDA–ODA 等
還可以使用 ALD 進(jìn)行摻雜和混合不同的結(jié)構(gòu),形成金屬有機(jī)雜化物。
ALD 涂層配方(彩色部分為主體元素可形成的化合物)
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