强(Plasma-EnhancedALD,PE-ALD)工艺是等离子体辅助和ALD技术的结合。通过等离子体离解单体或反应气体,提供反应所需的活性基团,替代原来ALD技术中的加热。过程:在沉积温度下互不发生反应的互补反应源在同一时间被引入到反应室,然后反应源关闭并净化反应室,接着施加一个直接的等离子脉冲,这个等离子体环境产生高活性自由基并与吸附于衬底的反应物反应。关闭等离子可迅速清除活性自由基源,反应室中一直流过的清洁气体将清除过剩自由基和反应副产物。常见的三种设备构造:自由基增强ALD、直接等离子体沉积和远程等离子体沉积。图5:自由基增强ALD设备构造示意图图6:直接等离子体ALD设备构造示意图图7:远程等离子体ALD设备构造示意图与T-ALD相比,PE-ALD具有更多优势:(1)具有更快的沉积速率和较低的沉积时间(图7)(2)降低了薄膜生长所需的温度。(3)单体可选择性强(4)可以生长出优异的金属薄膜和金属氮化物,例如Ti,Ta和TaN等,而T-ALD很难做到。图8:T-ALD与PE-ALD沉淀时间的比较此外,利用PE-ALD生长的薄膜比T-ALD生长的薄膜还具有更加优异的性质,如较高的薄膜密度、低的杂质含量、优异的电学性能。图8给出了在硅衬底上分别用T-ALD和PE-ALD生长的氧化镧的电学性能曲线,用PE-ALD生长的MOS结构相比热ALD具有较大的积累态电容和较小的界面态密度[5]。图9:T-ALD与PE-ALD生长氧化镧的电学特性3.EC-ALD基本思想:将电化学沉积和ALD技术相结合,用电位控制表面限制反应,通过交替欠电位沉积化合物组分元素的原子层来形成化合物,又可以通过欠电位沉积不同化合物的薄层而形成超晶格。原理:将表面限制反应推广到化合物中不同元素的单ALD,利用欠电位沉积形成化合物组分元素的原子层,再由组分元素的单原子层相继交替沉积从而沉积形成化合物薄膜。
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