带你深入了解选择性原子层沉积技术

很多涉及原子层沉积技术(ALD)的人都知道，选择性原子层沉积是当今热议的话题。各类论文、研讨会和博文层出不穷，详尽地解释了各种可以达到选择性生长目的的新方法。从某种意义上说，选择性ALD运用了长期困扰ALD使用者的效应，即由于ALD的化学反应特性，薄膜生长的成核现象取决于基底表面。通常来说，在ALD领域人们已经在研究如何尽可能减小这种影响。例如，等离子体ALD一般会有可忽略不计的延迟，但对于选择性ALD来说，成核延迟现象却被放大了。

有意思的是，虽然等离子体ALD一般没有成核延迟现象，但它仍然可被用于选择性ALD。我在埃因霍温的大学同事已登载了相关发现它的要点是在等离子体曝光之后再次重复应用抑制剂，这个过程可用视频中所示的三步ABC ALD方法操作。

以下解释了选择性等离子体ALD技术的全新概念：

那么问题来了，人们会选择哪种ALD设备来研究选择性ALD呢。我相信我们系统中的一些功能会很有用，例如：

◆ 可应用多种化学前驱物。气箱可容纳多路气体并由MFC进行流量控制

◆ 可应用抑制剂分子(如在前驱物注入过程中通入NH3或CO)

◆ 将氢基作为抑制剂：在前驱物注入前使用氢等离子体(或其他等离子体)来抑制特定表面的生长

◆ 氟化物等离子体：将CFX或F作为抑制剂，在前驱物注入前使用此等离子体，或进行选择性ALD生长时，即每隔几个生长周期就在同一个腔体内进行一次刻蚀的步骤(注意O2等离子体可刻蚀Ru，H2等离子体可刻蚀ZnO)。

◆ 用于抑制生长的自组装单分子膜(SAMS)注入

◆ 多腔体集成系统，比如与感应耦合等离子体-化学气相沉积(ICP-CVD)腔室(生长非晶硅)、溅射(sputter)腔室或原子层刻蚀(ALE)腔室结合使用

◆ 用于原表面改性或刻蚀的基底偏压

牛津仪器的设备可实现优异的控制效果，包括：

◆ 通过MFC，快速ALD阀门和快速自动压力控制，可获得精准可调的前驱物/气体注入，以实现一面成核另一面不成核的现象。

◆ 使用预真空室和涡轮增压分子泵保持系统的的高真空度，以使抑制现象长时间不受影响。

◆ 使用等离子体可清洁腔体和恢复腔体氛围。

◆ 带实时诊断功能的生长监控设备：椭圆偏正光谱测、质谱分析法及发射光谱法

基于选择性ALD提出的与刻蚀相结合的方法再次让我想到原子尺度工艺处理的问题，我在之前发表的一篇博文中对此进行了讨论。可以想象，通过结合选择性ALD及其他工艺，可以生长出新的超材料(特异材料)和独特结构。例如，通过在选择性曝光的铜中生长石墨烯，或通过周期性刻蚀同一平面的沉积(例如局部选择性ALD)，可有效地仅在结构侧边生长材料。因此不论是在普通等离子刻蚀机或带基底偏压特性的FlexAL，结合带导向的离子曝光法也许会是个优势。总得来说，我很期待能有令人惊喜的新发现，新结构和新材料能在可控的方式下诞生。