Атомдық қабатты эпитаксия: Наноқабықтарды өсіру технологиясы
Atomic layer epitaxy
Атомдық қабатты эпитаксия (ALE/ALD) – жұқа пленка өсірудің ерекше түрі. Бұл әдіс екі элементтің қабаттарын тікелей өсіріп, біртекті, жақсы құрылымдалған кристалл торларын жасауға мүмкіндік береді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Атомдық қабат эпитаксиі (АҚЭ), көбінесе атомдық қабатты шоғырландыру (АҚШ) деп аталады, – бұл жұқа пленка өсірудің (эпитаксия) ерекше түрі, ол әдетте екі элементтің кезектесіп жатқан моноқабаттарын субстратқа түсіреді. Пайда болатын кристалдық тор құрылымы жұқа, біркелкі және субстраттың құрылымымен үйлесімді болады. Реакциялық газдар "кідіріс" уақыттарымен алмаса кезекті импульстар түрінде субстратқа жеткізіледі. АҚЭ кіретін материалдың химиялық адсорбцияға қолданылатын барлық орындары толтырылғанша берік байланысатынын пайдаланады. Кідіріс уақыты артық материалды кетіру үшін қолданылады. Ол көбінесе жартылай өткізгіштерді жасауда нанометрлік өлшемдегі жұқа пленкаларды өсіру үшін қолданылады.
Atomic layer epitaxy (ALE), more generally known as atomic layer deposition (ALD), is a specialized form of thin film growth (epitaxy) that typically deposit alternating monolayers of two elements onto a substrate. The crystal lattice structure achieved is thin, uniform, and aligned with the structure of the substrate. The reactants are brought to the substrate as alternating pulses with "dead" times in between. ALE makes use of the fact that the incoming material is bound strongly until all sites available for chemisorption are occupied. The dead times are used to flush the excess material. It is mostly used in semiconductor fabrication to grow thin films of thickness in the nanometer scale.
Техника
Бұл әдісті 1974 жылы ойлап тапты және сол жылы (патенті 1976 жылы жарияланды) доктор Туомо Сунтола Финляндияның Instrumentarium компаниясында патенттеді. Доктор Сунтоланың мақсаты – цинк сульфидінің жұқа қабаттарын өсіріп, электролюминесцентті жалпақ панельдік дисплейлер жасау еді. Бұл техникада қолданылатын негізгі қағида – өзі-өзінен шектелетін химиялық реакцияны пайдалану, ол жамылған қабаттың қалыңдығын дәл бақылауға мүмкіндік береді. Бастапқы күндерінен бастап ALE (ALD) әлемдік жұқа пленка технологиясына айналды, бұл Мур заңының жалғасуына ықпал етті. 2018 жылы Сунтола ALE (ALD) технологиясы үшін Мыңжылдық технологиялық сыйлығын алды. Базалық химиялық бумен жабуға қарағанда, ALE (ALD) химиялық реагенттер реакциялық камераға кезекпен жіберіледі, содан кейін субстраттың бетінде қанықтыра толығымен сіңіріліп, химисорбталған моноқабатты құрайды. ALD реакциялық камераға екі толықтыратын прекурсорды (мысалы, Al(CH3)3 және H2O) кезекпен енгізеді. Әдетте, прекурсорлардың бірі субстрат бетіне сіңіріледі, ол бетті толығымен қанықтырады және екінші прекурсор енгізілгенге дейін одан әрі өсу мүмкін емес. Осылайша қабаттың қалыңдығы дәстүрлі СҚЖ процестеріндегідей жабу уақытына емес, прекурсорлық циклдардың санына байланысты реттеледі. ALD пленканың қалыңдығы мен біртектілігін өте дәл бақылауға мүмкіндік береді.
This technique was invented in 1974 and patented the same year (patent published in 1976) by Dr. Tuomo Suntola at the Instrumentarium company, Finland. Dr. Suntola's purpose was to grow thin films of Zinc sulfide to fabricate electroluminescent flat panel displays. The main trick used for this technique is the use of a self limiting chemical reaction to control in an accurate way the thickness of the film deposited. Since the early days, ALE (ALD) has grown to a global thin film technology which has enabled the continuation of Moore's law. In 2018, Suntola received the Millennium Technology Prize for ALE (ALD) technology. Compared to basic chemical vapour deposition, in ALE (ALD), chemical reactants are pulsed alternatively in a reaction chamber and then chemisorb in a saturating manner on the surface of the substrate, forming a chemisorbed monolayer. ALD introduces two complementary precursors (e. g. Al(CH3)3 and H2O ) alternatively into the reaction chamber. Typically, one of the precursors will adsorb onto the substrate surface until it saturates the surface and further growth cannot occur until the second precursor is introduced. Thus the film thickness is controlled by the number of precursor cycles rather than the deposition time as is the case for conventional CVD processes. ALD allows for extremely precise control of film thickness and uniformity.