Технологии

Атомно-слоевое осаждение

Атомно-слоевое осаждение, ALD, является тонкопленочной технологией, дающей возможность производства новой весьма конкурентоспособной продукции. ALD также является мощным ресурсом для перспективных научных исследований в нанотехнологиях. Как правило, ALD применяется в областях, где требуется производство очень точных, абсолютно конформных пленок толщинойв нанометр, без точечных дефектов, любой формы и геометрии. Для современных компаний, Beneq ALD предлагает необходимые средства для ускорения роста, с помощью новых и инновационных приложений и производственного оборудования с доступной стоимостью владения.

ALD, метод химического осаждения паров (CVD), первоначально был разработан для производства нанослоевых изоляторов (Al₂O₃/TiO₂) и сульфида цинка (ZnS) фосфорные пленки для тонкопленочных электролюминесцентных (TFEL) дисплеев. Крупномасштабное производство таких дисплеев началось в середине 1980-х годов, в основном благодаря ALD. Уникальные свойства покрытий, а также высокая повторяемость, были основными факторы, приведшими к успеху промышленного производства.

Основы технологии

ALD является технологией для новых и усовершенствованных продуктов. Она позволяет создание покрытий и материалов, которые либо не могут быть экономически эффективно созданы с использованием существующих методов, либо не могут быть созданы совсем. ALD, как метод тонкопленочного покрытия, предлагает:

Точный контроль толщины пленки в нанометровом масштабе
Пленки без точечных дефектов для, например, пассивации поверхности
Защитное покрытие партий, подложек крупной клощади, и сложных 3D объектов, в том числе пористых сыпучих материалов, а также порошков
Проектирование новых функциональных материалов и структур, таких как наноламинаты
Высокую повторяемость и масштабируемый процесс.

Процесс нанесения покрытий ALD

Метод ALD основан на поверхностно контролируемом осаждении тонких пленок. Во время нанесения покрытия, два или более химических паров или газообразных прекурсоров последовательно реагируют на поверхности подложки, создавая твердую тонкую пленку (см. схему ниже). Большинство ALD систем нанесения покрытий используют принцип непрерывного потока бегущей волны, где инертный газ-носитель проходит через систему и прекурсоры вводятся в виде очень коротких импульсов в этот поток газа-носителя. Поток газа-носителя переносит импульсы прекурсоров в виде последовальных "волн" через реакционную камеру, затем через нагнетательный трубопровод, через систему фильтрации и, в конечном счете, через вакуумный насос.

Характеристики процесса:

Диапазон давления: 0.1-10 мбар (Тор, гПа) или атмосферное
Температура: как правило, 50 - 500 ° C

Процесс и свойства покрытий

Отличная адгезия: Хемосорбция прекурсоров с поверхностью обеспечивает отличную адгезию.
Насыщенность: самоограниченные поверхностные реакции позволяют использовать автоматическую обработку и устраняют необходимость в экстра точной дозировке и непрерывном присутствии оператора.
Последовательность: Дискректный последовательный рост обеспечивает превосходную точность без необходимости присутствия оператора.
Поверхностно-контролируемые реакции: Поверхностные реакции обеспечивают нанесение однородных защитных покрытий, независимо от материала подложки: плотного, пористого, трубчатого, порошка или иных сложных по форме.
Точность и повторяемость: Рост толщины пленки в течение одного цикла ALD является специфическим для каждого процесса, но обычно составляет около 1 Å (0,1 нм).
Тонкие, плотные, гладкие: Метод ALD позволяет осаждать слои толщиной менее одного нанометра. Покрытия толщиной в 0,8 нм в настоящее время используется в некоторых отраслях промышленности.
Высокая производительность: Поверхностно-контролируемый рост обеспечивает увеличение объема выпуска как для больших партий, так и для больших поверхностей.
Плазмохимическое ALD: ALD покрытие также может быть изменено путем применения плазмы в процессе осаждения, например, с тем чтобы нанести покрытие с некоторыми металлами и низкотемпературными оксидами и нитридами.
«С рулона на рулон» и непрерывный ALD: метод нанесения покрытия «с рулона на рулон» открывает двери для многих новых приложений ALD, например, в гибкой электронной промышленности. Компания Beneq, с первой в мире коммерчески доступной исследовательской платформой для непрерывного ALD, занимает передовые позиции в разработке данного направления.
ALD для частиц и порошков: Сочетание защитного покрытия с конкретными подложками создает совершенно новые возможности, например, изменения диффузионных свойств материалов батареи и многое другое.

ALD–осаждаемые материалы

Наиболее распространенными материалами осажденными при помощи метода ALD являются (выборка):
Оксиды: Al₂O₃, CaO, CuO, Er₂O₃, Ga₂O₃, HfO₂, La₂O₃, MgO, Nb₂O₅, Sc₂O₃, SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, V_XO_Y, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZnO, ZrO₂, и т.д.
Нитриды: AlN, GaN, TaN_X, TiAlN, TiN_X, и т.д.
Карбиды: TaC, TiC, и т.д.
Металлы: Ir, Pd, Pt, Ru, и т.д.
Сульфиды: ZnS, SrS, и т.д.
Фториды: CaF₂, LaF₃, MgF₂, SrF₂, и т.д.
Биоматериалы: Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ (гидроксиапатиты)
Полимеры: PMDA–DAH, PMDA–ODA, и т.д.
Легирование, наноламинаты и смешанные структуры: метод ALD обеспечивает возможность работы с широким спектром комбинаций материалов

На сегодняшний день существует большое количество материалов и процессов, доступных для метода ALD. Если у Вас есть какие либо вопросы – обратитесь к специалистам компании Beneq в области ALD. За более подробной информацией обратитесь к страничке Услуги нанесения покрытий методом ALD.

Больше информации

Загрузите Брошюру по технологии атомно-слоевого осаждения (pdf). (in english)