原子層沉積（ALD）技術(shù)憑借其獨(dú)特的表面自限性生長(zhǎng)原理，優(yōu)異的共形性、大面積的均勻性，可適用于復(fù)雜三維表面沉積以及深孔洞均勻填隙生長(zhǎng)等特點(diǎn)，受到半導(dǎo)體行業(yè)的青睞。

雖然與CVD相比，ALD存在產(chǎn)出低、成本高的缺點(diǎn)，然而ALD技術(shù)對(duì)高深寬比溝槽孔洞保形性填充的能力強(qiáng)，提供了對(duì)組成、厚度精確到原子層尺度的穩(wěn)定控制，特別是對(duì)界面、摻雜和臺(tái)階覆蓋率的調(diào)控是新一代半導(dǎo)體工藝迫切需要的。從高介電常數(shù)材料的生長(zhǎng)及其表現(xiàn)出的優(yōu)越性能方面考慮，ALD是比磁控濺射、脈沖激光沉積、溶膠凝膠、CVD等更適合的技術(shù)。

2022年，尖端半導(dǎo)體企業(yè)已計(jì)劃投入生產(chǎn)3納米工藝，競(jìng)爭(zhēng)的高度已達(dá)到2nm；2025年后，晶體管微縮化進(jìn)入埃米尺度，ALD高k柵介質(zhì)和金屬柵材料的應(yīng)用，預(yù)計(jì)可延長(zhǎng)摩爾定律至少10年，此外新的器件結(jié)構(gòu)和新溝道材料的引入，使得場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件繼續(xù)沿用成為可能。而ALD在制備這些新型器件中，扮演了不可或缺的角色。

• 
  

  ALD基于自限和配體交換的表面反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)介電材料、金屬材料和半導(dǎo)體材料的低溫生長(zhǎng)。在ALD生長(zhǎng)的半導(dǎo)體薄膜中，金屬氧化物（ZnO、TiO2、Ga2O3、SnO2、In2O3、NiO等）、氮化物（GaN、AlN、InN等）、硫化物（ZnS、CuxS、SnS等）被廣泛研究，硒化物、碲化物和砷化物等相對(duì)較少。

   

  下述為表格匯總參考[1]

   

  

  
  

• 為滿足集成電路的高性能和多功能性的要求，互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)尺寸不斷被縮小，然而在極小的CMOS器件中，短通道效應(yīng)和柵漏電流的增加限制了高性能器件的發(fā)展。

2022年Minhyuk Kim等報(bào)道[2]，ALD制備TaN作MOS器件柵電極，Al、W作蓋帽層，結(jié)果顯示Al/10nm TaN的有效功函數(shù)（EWF）達(dá)到4.63eV，性能提升4%，W/10nm TaN的EWF達(dá)到4.94eV，提升2.92%。

2020年Se-Na Choi等人[3]制備ITO/HfO2 /TiN/SiO2 /Si（MFMIS）結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），其中金屬底電極及鐵電層分別采用ALD制備50 nm TiN和9 nm HfO2。

[1] Shi-Jin Ding et al Chem. Mater. 2020, 32, 1343?1357

[2] Minhyuk Kim et al 2022 Applied Surface Science 152118

[3] Se-Na Choi et al 2021 Nanotechnology 32 085709