科普系列：選擇性原子層沉積技術_上海長肯供

[導讀] 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。

　　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。

　　以下視頻中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：橢圓偏正光譜測量、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*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。