原子層沉積技術是將要參與反應的前驅物藉由不同的前驅物導管,如圖1所示,一次只通入一種前驅物的方式,依序地將前驅物導引至反應腔體。并藉由基材表面飽和化學吸附,一次只吸附一層前驅物,過多的前驅物及副產物將由鈍氣Ar或N2沖洗(purge)帶走,以達自我限制。一個基本的原子層沉積循環包括四個步驟:
1.第一前驅物將被導引至基材表面,化學吸附的過程直至表面飽和時就自動終止。
2.鈍氣Ar或N2及副產物。注入,沖洗帶走過多的第一前驅物
3.第二前驅物注入,并和化學吸附于基材表面的第一前驅物反應生成所需薄膜,反應的過程直至吸附于基材表面的第一前驅物反應完成為止。注入,沖洗帶走過多的第二前驅物
4.鈍氣Ar或N2及副產物。
這種反應過程:第一前驅物注入、沖洗、第二前驅物注入、沖洗,稱之為一個循環(cycle)。而一個循環所需的時間即是第一、二前驅物的注入時間加上兩個沖洗時間的總和。因此整個反應的時間便是循環數乘以一個循環的時間。
原子層沉積(ALD)之優點原子層沉積技術優勢,由于原子層沉積技術的表面反應具有自限制性,不斷重復這種自限性可以制備出所需精確厚度的材料,并且具有很好的臺階覆蓋率及大面積厚度均勻性,連續生長使得納米薄膜材料無針孔,密度高。 原子層沉積(ALD)由于表面飽和化學性吸附及自我限制的反應機制,使得原子層沉積(ALD)擁有下列優點:
1.透過循環數的控制,可以精確地控制薄膜的厚度(圖1)。
2.由于表面飽和的機制,因此不需要控制前驅物流量的均一性(圖2)。
3.可生成高圴勻性薄膜(圖3)。
4.杰出的高深寬比的階梯覆蓋能力(圖4)。