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ALD 前驱体应用领域简介

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一、集成电路
1.1 金属互连和接触层/插塞
铝互连已经使用了很长时间。然而，随着持续的降频，需要更低电阻材料来降低RC延迟。如今，大多数器件选择铜互连。然而对于砷化镓器件，通常选择金互连。
 
插塞将硅与金属互连。由于塞子很短，因此选择塞子材料的化学和热稳定性更重要。由于钨具有相对较低的电阻率、高熔点和强惰性，因此成为插塞首选材料。使用乙硼烷（B₂H₆）可以增强钨的成核，有助于缩小器件尺寸。
ALD 前驱体：TMAl, Mo(CO)₆, BTMMo, W(CO)₆, BTMW, Ru(EtCp)₂
1.2 籽晶层
随着器件尺寸微缩，籽晶层需要铜的替代品。在原子层沉积时，可以观察到铜是以岛型方式成核，会产生具有高电阻率的非连续薄膜，因此最近研究主要集中在贵金属材料上，如Ru、Pt和Ir。
ALD 前驱体：Ru(EtCp)₂
1.3 低k介质材料
由于RC延迟和功耗等限制因素，在缩小器件尺寸的同时，保持高速性能是一项具有挑战性的任务。因此，采用低k介质材料作为接触层，以降低寄生电容。
ALD 前驱体：TEOS、TDMASi、BEMASi、DiPASi、SiCl₄、HTEOS、BTBASi
1.4 阻挡层
TiN、TaN 和WN 等过渡金属氮化物，是金属互连常见的阻挡材料。例如，铜扩散到硅中会导致深层次的陷阱，从而降低器件的性能。此外，阻挡材料可密封互连件免受污染。在铝互连占主导地位的早期阶段，TiN被使用了很长时间。然而，对于铜互连，需要TaN和WN等替代品。
ALD 前驱体：TiCl₄、TDMATi、PDMATa、W(CO)₆、BTMW、TBHy、UDMHy
1.5 高k介质材料
随着器件尺寸的持续缩小，在MOSFET中高k介质材料相比SiO₂，允许较大的物理厚度保持更高的沟道电子迁移率。同样，DRAM随着器件尺寸的缩小，电容不断减少，因此需要高k介质材料来确保足够的电容。HfO₂的介电常数为25 ，已被广泛使用，TiO₂介电常数为80。
 
ALD 前驱体：TMAl、TiCl₄、TDMATi、PDMATa、TEMAZr、TDMAHf
1.6 电容器电极
连接DRAM单元中电容器的电极材料，需要低电阻率和易于蚀刻。常见的选择是 TiN，而Ru和Nb 则作为替代方案正在进行研究。
 
ALD 前驱体：TMAl、TiCl₄、TDMATi、PDMATa、TBHy、UDMHy、Ru(EtCp)₂
1.7 相变材料
相变RAM（PRAM）是一种很有前途的非易失性存储器件。它具有高读/写速度、良好的可扩展性和低功耗。可以选择Ge₂Sb₂Te₅作为相变材料。
 
ALD 前驱体：GeCl₄、TMGe、TDMASb、TTMSiSb、MATe、DETe
二、钙钛矿光伏电池
ALD工艺的自限性，可以在任意复杂的基板或结构上沉积高保形、高致密涂层，这使得ALD成为电池材料和钙钛矿光伏电池涂层的首选方法。
 
钙钛矿光伏电池路线非常有前途，然而要实现工业化应用，必须克服界面电荷复合、离子迁移、材料扩散和湿度敏感性等几个挑战。目前ALD工艺研究主要集中在用于制造隔离层和功能层。
 
小型便携式电子设备由锂电池供电，这些电池由固体电解质界面处的锂离子消耗和正极材料的溶解而退化。减缓降解的一种可能方法是在阴极上沉积Al₂O₃，从而减少降解。
ALD 前驱体：TMAl、TTBAl
三、透明导电材料
透明导电材料使用结晶氧化物，并通过选择合适的掺杂剂来实现导电性。常见的例子是Al掺杂的ZnO、F掺杂的InO（FTO）和Sn掺杂的InO（ITO）。下游应用是多种多样的，例如光伏电镀、（触摸）显示器和OLED中的电极。
在电容式触摸屏中，绝缘玻璃的两侧都涂有ITO。用手指、电容式触控笔或导电手套接触盖板玻璃表面会产生电荷，该电荷在ITO的x和y位置解析。
 
ALD 前驱体：TMAl、DADI、TESn、TMGa、DMZn、Cp2Mg