原子层沉积

原子层沉积 (ALD) 是一种在表面涂覆非常薄涂层的技术。 该工艺属于CVD方法系列。使用 ALD 时，涂层是通过在表面上反复循环反应形成的。

这种方法主要用于半导体电子领域，例如在某些晶体管中制造特殊涂层。不过，该技术也可用于其他领域，如生产小型机械系统、阻隔涂层或光学涂层。 

在典型的 CVD 工艺中，化学反应在舱室内各处进行，与之相比，ALD 的反应只在表面直接进行。这是一个循序渐进的过程： 首先，将一种物质涂抹到表面，并在表面发生反应。然后移除这种物质，再涂抹另一种物质，并再次在表面发生反应。如此反复，直到达到所需的涂层厚度。每个步骤结束后，都要对舱室进行清洗。在每个循环中只能沉积很薄的薄膜。由于采用了 ALD 技术，可以在复杂的表面上形成均匀、极薄的涂层。这是在 150 °C 至 400 °C 的相对低温条件下实现的。有时，还需要使用特殊技术或材料来进一步降低所需温度。 

其主要应用领域过去是（现在仍然是）半导体电子，例如生产 MOSFET 中的高栅极涂层。不过，ALD 技术的优势也越来越多地应用于其他领域，包括生产微机电系统、阻隔涂层、光学涂层或颗粒上或毛细管中的功能涂层。

与其他薄膜沉积技术相比，原子层沉积具有多项优势:

1. 原子精度: ALD 能够逐层沉积材料涂层，从而在原子级实现精确可控的涂层厚度。
2. 表面一致性: ALD 工艺可确保极佳的覆盖性，即使是在结构化或高度地形化的表面上，也能获得均匀一致的涂层。
3. 加工温度低: 许多 ALD 工艺的加工温度低于其他 CVD 工艺，因此适用于对温度敏感的基底。
4. 广泛的材料选择: ALD 可用于多种材料，包括金属、氧化物和氮化物，因此应用范围非常广泛。
5. 高质量和高纯度: 得益于 ALD 的连续工艺，可生产出缺陷或杂质极少的高纯度涂层。
6. 工业应用的可扩展性: 尽管原子精度很高，但 ALD 仍可在工业生产环境中有效扩展应用，尤其是在半导体电子领域。

凭借这些特性，ALD 已成为材料科学与技术许多领域的关键工艺。