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大尺寸微波等离子体增强原子层沉积设备研制与工艺验证
1
作者 朱玉泉 张志轩 +3 位作者 张婧 吴金龙 王伟昌 连水养 《真空》 2026年第1期1-8,共8页
随着半导体工艺不断向更小尺寸与更高精度方向发展,原子层沉积设备的研发日益受到广泛关注。本研究将微波等离子体源与原子层沉积技术相结合,通过系统性设计思路,集成真空系统、微波传导系统、气源输入系统与控制系统,成功研制出一套大... 随着半导体工艺不断向更小尺寸与更高精度方向发展,原子层沉积设备的研发日益受到广泛关注。本研究将微波等离子体源与原子层沉积技术相结合,通过系统性设计思路,集成真空系统、微波传导系统、气源输入系统与控制系统,成功研制出一套大尺寸微波等离子体增强原子层沉积设备。微波传输仿真与光学发射谱检测结果表明,该设备成功实现了高密度等离子体的稳定激发与高活性自由基的产生。通过不同微波功率(400~1000 W)与不同氧气流量(10~1000 sccm)的参数调控,设备实现了较短的单次沉积循环时间14 s,较高的氧自由基强度值15769,所沉积的8英寸氧化铝薄膜的非均匀性为0.88%、632.8 nm处的折射率为1.65(消光系数接近于0)、介电常数与击穿场强分别高达9.3与23.6 MV/cm。本研究开发的微波等离子体增强原子层沉积设备,展现出良好的大尺寸晶圆适配与高质量薄膜沉积能力,为先进半导体工艺与集成电路制造中的高性能介电层、阻挡层及封装界面层等应用提供了有力的设备支撑。 展开更多
关键词 微波等离子体 原子层沉积设备 晶圆级工艺 氧化铝薄膜
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基于ALD技术的锂离子电池导电剂改进研究
2
作者 刘会会 《粘接》 2026年第2期393-396,共4页
为了提高锂离子电池的性能,采用原子层沉积(ALD)技术分别将高、低比表面积导电剂SuperP和高比表面积导电剂CA-a用氧化铝薄膜包覆改性,并对其包覆前与包覆后导电剂物理化学性质的变化以及其对于电池性能的作用进行了系统的探讨,研究结果... 为了提高锂离子电池的性能,采用原子层沉积(ALD)技术分别将高、低比表面积导电剂SuperP和高比表面积导电剂CA-a用氧化铝薄膜包覆改性,并对其包覆前与包覆后导电剂物理化学性质的变化以及其对于电池性能的作用进行了系统的探讨,研究结果显示:Al_(2)O_(3)膜呈非晶态均一地包覆在导电剂的表面上;经水溶性测试发现,经包覆处理的导电剂分散性明显改善,亲水性加强。电池性能测试表明,经过改良的导电剂展示了卓越的倍率性能、循环稳定性和库仑效率,特别是高比表面积的导电剂CA-a在经过30次ALD循环包覆处理后,其在6C倍率下容量保持率提升显著。研究对高性能导电剂设计和优化具有一定的借鉴作用。 展开更多
关键词 锂离子电池 导电剂 原子层沉积 氧化铝薄膜 倍率性能
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原子层沉积法制备HfO_(2)/Al_(2)O_(3)X射线多层膜 被引量：2
3
作者 赵慧斌 李艳丽 +2 位作者 张贺 牛耕 韩立 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第4期958-964,共7页
X射线多层膜可实现特定波长X射线的高效反射,是获得单色X射线的一种重要元件。由于X射线的波长短,多层膜的周期厚度通常为纳米量级,高精度膜厚控制的原子层沉积(ALD)法是制备X射线多层膜的一种有效方法。对于常用的0.154 nm X射线,HfO_(... X射线多层膜可实现特定波长X射线的高效反射,是获得单色X射线的一种重要元件。由于X射线的波长短,多层膜的周期厚度通常为纳米量级,高精度膜厚控制的原子层沉积(ALD)法是制备X射线多层膜的一种有效方法。对于常用的0.154 nm X射线,HfO_(2)/Al_(2)O_(3)是一种有效的多层膜材料组合,为进一步研究ALD法制备的HfO_(2)/Al_(2)O_(3)X射线多层膜的特性,探索多层膜的应用,利用ALD法制备了周期厚度3.8 nm、周期数60的Hf O_(2)/Al_(2)O_(3)多层膜,表征结果显示:多层膜为非晶薄膜,表面粗糙度为0.77 nm,膜层间的界面清晰,周期厚度的最大偏差为0.11 nm,多层膜的X射线(0.154 nm)最高反射率约为45%。将HfO_(2)/Al_(2)O_(3)多层膜应用于X射线衍射仪中,测试同一硅粉样品,测试结果显示:安装多层膜后,衍射谱的背底强度降低,且未见杂峰,展现出HfO_(2)/Al_(2)O_(3)多层膜的应用潜力。 展开更多
关键词 X射线 氧化铪/氧化铝多层膜 原子层沉积 衍射仪
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原子层热电堆热流传感器的发展及其应用 被引量：1
4
作者 杨凯 陈曦 +3 位作者 朱涛 陶伯万 赵睿鹏 王辉 《实验流体力学》 北大核心 2025年第2期1-14,共14页
高频脉动热流在高超声速边界层转捩、激波/边界层干扰等气动基础问题的实验研究中非常重要。当前,高频脉动热流测试主要依赖于原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile,ALTP)热流传感器。采用金属有机化学气相沉积技术路线,在优化沉积环... 高频脉动热流在高超声速边界层转捩、激波/边界层干扰等气动基础问题的实验研究中非常重要。当前,高频脉动热流测试主要依赖于原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile,ALTP)热流传感器。采用金属有机化学气相沉积技术路线,在优化沉积环境条件参数的基础上发展了性能更优的ALTP热流传感器。面向传感器小型化、耐高温、柔性等发展需求,通过导电膜连接将多条YBa_(2)Cu_(3)O_(7)-δ(YBCO)薄膜首尾串联,在保持传感器尺寸不变的同时提高灵敏度系数,为传感器小型化奠定了基础;通过替换常规ALTP热流传感器敏感元的热电材料体系,研制了基于La1-xCaxMnO_(3)(LCMO)的耐高温(超过500℃)ALTP热流传感器样件。针对LCMO的能量输运特点,采用半导体材料性能调控方法,以交替串联的方式延长敏感薄膜的有效长度,进而能在有限的传感器感应面上布置更多的敏感薄膜;以表面经特殊处理的金属薄带为基底替换斜切SrTiO_(3)晶片,发展了柔性ALTP热流传感器,便于开展高频脉动热流的密集点测试以及在复杂曲面等位置布放高频脉动热流测点。传感器应用方面,除在激波风洞等实验环境下开展高频脉动热流测试的应用外,针对薄膜热电阻和同轴热电偶标定环节多、测热结果不确定度偏高等问题,讨论了利用ALTP热流传感器在线标定的可行性;针对高超声速低密度风洞中的薄壁量热计、同轴热电偶和红外热图等测热方式易受噪声干扰、不确定度高以及有效时间短等问题,通过风洞实验验证了ALTP热流传感器在高超声速低密度风洞中长时间中低热流测试的可行性,弥补了现有测热手段的不足。 展开更多
关键词 原子层热电堆 热流 标定 柔性 耐高温 高频脉动
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精密谐振器件表面导电层原子层沉积制备技术研究 被引量：1
5
作者 龚婷 冯昊 《表面技术》 北大核心 2025年第12期175-185,共11页
目的 利用原子层沉积(ALD)技术在半球陀螺谐振子表面制备Pt导电层。方法 以ALD制备的氧化物/金属薄膜为谐振子过渡层,再沉积Pt为导电层。椭圆偏振光谱仪(SE)用于测试薄膜厚度。利用X-射线光电子能谱(XPS)、掠入射X-射线衍射(GIXRD)、扫... 目的 利用原子层沉积(ALD)技术在半球陀螺谐振子表面制备Pt导电层。方法 以ALD制备的氧化物/金属薄膜为谐振子过渡层,再沉积Pt为导电层。椭圆偏振光谱仪(SE)用于测试薄膜厚度。利用X-射线光电子能谱(XPS)、掠入射X-射线衍射(GIXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)分析薄膜组成、晶型、形貌及粗糙度。采用聚焦离子束-透射电子显微镜(FIB-TEM)结合能量色散X射线元素面分布(EDX-mapping)、线扫描分布谱揭示膜层微观结构。采用电子万能试验机测试薄膜和石英片的界面结合强度。结果 SE测试结果表明,Pt/氧化物薄膜体系的Pt平均厚度为123?,不均匀度仅为1.6%,Pt/金属薄膜体系的Pt平均厚度为155?,不均匀度为4%。XPS显示Pt薄膜主要成分由零价Pt构成,XRD检测到在2θ=39.8°处存在明显的Pt(111)衍射峰。SEM观测到薄膜表面Pt纳米颗粒分布均匀。AFM进一步揭示金属及Pt/金属薄膜粗糙度分别为1.47 nm和0.99 nm。FIB-TEM、EDX-mapping及线扫描分布谱结果表明Pt/氧化物和Pt/金属厚度均匀、致密,膜层界面的元素相互扩散。力学测试显示,氧化物过渡层使界面结合强度提升至7.1MPa,较无过渡层体系(3.0MPa)提高1.37倍;金属过渡层体系结合强度最高可达8.4 MPa。结论 ALD技术可以实现半球陀螺谐振子表面高均匀性、高结合强度的Pt薄膜制备。 展开更多
关键词 半球陀螺谐振子 原子层沉积 Pt薄膜 过渡层 均匀性 结合强度
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机器学习在原子制造中的应用:现状、挑战与展望 被引量：1
6
作者 单斌 羡秭琪 +1 位作者 文艳伟 陈蓉 《金属功能材料》 2025年第4期1-14,共14页
随着半导体制造向原子尺度推进,纳米器件对材料种类和沉积精度的要求不断提升。原子层沉积与原子层刻蚀作为实现原子尺度精确控制的核心技术,正面临工艺参数高维度化和反应机制复杂化的挑战。传统的实验和模拟手段难以满足高通量筛选和... 随着半导体制造向原子尺度推进,纳米器件对材料种类和沉积精度的要求不断提升。原子层沉积与原子层刻蚀作为实现原子尺度精确控制的核心技术,正面临工艺参数高维度化和反应机制复杂化的挑战。传统的实验和模拟手段难以满足高通量筛选和高精度优化需求,而机器学习技术的迅速发展为解决这一问题提供了全新的范式。本文系统综述了机器学习方法在前驱体设计、反应路径预测、薄膜沉积参数优化及过程控制等方面的最新研究成果,阐述了机器学习与计算材料科学相结合在提高建模效率、提升预测精度和实现智能化工艺控制方面的显著优势。同时,分析了现阶段机器学习应用中面临的泛化性不足、数据稀疏、跨尺度融合难题等主要挑战,展望了未来融合物理信息、多尺度模型和语义数据平台等前沿技术的应用前景,以期实现原子制造领域从离线预测到在线智能控制的转型。 展开更多
关键词 原子层沉积 原子层刻蚀 机器学习 前驱体设计 工艺优化
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基于Fluent仿真的原子层沉积法制备镀膜毛细管研究
7
作者 赵慧斌 李艳丽 +3 位作者 吕文思 孔祥东 韩立 张贺 《光子学报》 北大核心 2025年第3期242-252,共11页
采用Fluent仿真工具对三种模型下气体在毛细管内的流通过程进行模拟,通过稳态和瞬态仿真,系统研究了不同模型下,气体在腔室和毛细管内的扩散过程。仿真结果显示,当毛细管与一个出气口连接,其余出气口全部打开时,流经毛细管的气体充足,... 采用Fluent仿真工具对三种模型下气体在毛细管内的流通过程进行模拟,通过稳态和瞬态仿真,系统研究了不同模型下,气体在腔室和毛细管内的扩散过程。仿真结果显示,当毛细管与一个出气口连接,其余出气口全部打开时,流经毛细管的气体充足,在吹扫过程结束时,腔室内无多余气体残留。在此基础上,根据三种模型,利用原子层沉积技术在单毛细管内表面制备了HfO_(2)薄膜,测试结果与仿真分析结果一致。采用优化的镀膜模型实现在毛细管内表面生长厚度均匀、表面光滑的薄膜。 展开更多
关键词 Fluent仿真 原子层沉积 毛细管 内表面镀膜 气体扩散
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热阻式热流传感器在超高速低密度风洞中的应用
8
作者 杨凯 王宏宇 +4 位作者 朱新新 朱涛 陈曦 陶伯万 李杰 《实验流体力学》 北大核心 2025年第5期80-87,共8页
在超高速低密度风洞试验中,通常采用薄壁量热计、同轴热电偶和红外热图等测试热流。这些测热方式都存在测试结果易受噪声干扰、不确定度高等问题,其原因主要在于数据处理方式复杂。同时,这些测热方式的灵敏度系数较低,也不利于测试低密... 在超高速低密度风洞试验中,通常采用薄壁量热计、同轴热电偶和红外热图等测试热流。这些测热方式都存在测试结果易受噪声干扰、不确定度高等问题,其原因主要在于数据处理方式复杂。同时,这些测热方式的灵敏度系数较低,也不利于测试低密度风洞试验中的低热流。原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile, ALTP)热流传感器和小尺寸Schmidt–Boelter热流传感器具有灵敏度系数高、简单易用等特点,通过风洞试验验证了这2种热阻式热流传感器应用于超高速低密度风洞长时间低热流测试的可行性,以补充超高速低密度风洞试验的测热手段。针对常规ALTP热流传感器尺寸较大等问题,以导电膜首尾串联敏感薄膜,在ALTP热流传感器使用尺寸不变的前提下,成倍提高了其灵敏度系数,为下一阶段ALTP热流传感器的小型化奠定了基础。 展开更多
关键词 原子层热电堆 Schmidt–Boelter热流传感器 灵敏度系数 超高速低密度风洞 同轴热电偶
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原子层沉积(ALD)技术在光催化领域中的应用研究进展
9
作者 许利剑 陈周洁 梁钊 《湖南工业职业技术学院学报》 2025年第4期13-20,共8页
研究综述了原子层沉积(Atomic Layer Deposition,简称ALD)技术在光催化领域中的应用研究进展。作为一种先进的薄膜制备技术,ALD凭借其优异的薄膜均匀性、精确的厚度控制和良好的覆盖能力,在光催化材料的制备中展现出独特优势。首先介绍... 研究综述了原子层沉积(Atomic Layer Deposition,简称ALD)技术在光催化领域中的应用研究进展。作为一种先进的薄膜制备技术,ALD凭借其优异的薄膜均匀性、精确的厚度控制和良好的覆盖能力,在光催化材料的制备中展现出独特优势。首先介绍了ALD技术的基本原理及其核心特点,然后详细阐述了ALD修饰光催化材料的三种策略:表面助催化剂沉积、保护层与缺陷钝化、能带工程与异质结设计。通过典型实例分析,阐述了ALD技术在光解水产氢、CO_(2)光还原及污染物降解等能源与环境领域的创新应用。最后,针对现存技术瓶颈与关键科学问题,系统阐释ALD技术在光催化领域的未来发展方向及挑战,为推进高效光催化剂的设计与制备提供了理论指导和技术参考。 展开更多
关键词 原子层沉积 光催化 表面修饰 催化应用
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利用原子力显微镜研究致密砂岩储层黏土矿物形貌特征 被引量：2
10
作者 王坤阳 杜谷 +1 位作者 王冠 何佳乐 《岩矿测试》 北大核心 2025年第2期245-253,共9页
致密砂岩气作为非常规油气资源的重要组成部分,对其储层矿物学特征的研究一直以来都是非常规油气领域研究热点。黏土矿物作为致密砂岩储层的主要组成矿物之一,目前对其形貌特征的研究主要依赖于电子显微术,但受其表面电荷吸附性及样品... 致密砂岩气作为非常规油气资源的重要组成部分,对其储层矿物学特征的研究一直以来都是非常规油气领域研究热点。黏土矿物作为致密砂岩储层的主要组成矿物之一,目前对其形貌特征的研究主要依赖于电子显微术,但受其表面电荷吸附性及样品表面导电膜二次改造的影响,很难对其表面形貌特征进行准确的精细刻画。然而,致密砂岩储层主体孔径在20~500nm,伊蒙混层黏土、绿泥石、伊利石等黏土矿物为纳米孔隙发育的主要矿物之一,随着致密砂岩储层微纳米孔隙系统的研究深入,黏土矿物纳米形貌特征的研究对于致密砂岩储层评价显得愈发重要,因此,对黏土矿物纳米/亚纳米形貌特征的研究对于储层评价具有重要的意义。本文利用原子力显微镜(AFM)观察到川西须家河组致密砂岩晚成岩阶段中伊蒙混层黏土矿物发育平行阶梯条纹,阶梯的两面凹角处形成了大量的纳米孔隙,是无机纳米孔隙的主要组成部分;绿泥石主要呈面平棱直的理想晶体生长终态,生长层在纵向上有规律地无隙叠置,晶体处于一个稳定的状态;伊利石发育平行阶梯条纹或波纹状阶梯,晶体形态不规则,处于亚稳定状态。其次,川西须家河组晚成岩阶段的黏土矿物构造背景相似、经历的成岩演化序列相同,但是通过AFM观察到川西须家河组晚成岩阶段不同种类黏土矿物晶体形态各异、晶面阶梯发育程度不尽相同,表明黏土矿物的形貌特征与成岩作用之间存在着空间耦合关系。 展开更多
关键词 原子力显微镜 致密砂岩 伊蒙混层黏土 绿泥石 伊利石 生长阶梯 川西须家河组
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常压下双层结构镍氧化物薄膜高温超导电性的发现与研究展望 被引量：3
11
作者 陈卓昱 黄浩亮 薛其坤 《物理学报》 北大核心 2025年第9期1-9,共9页
近年来,镍氧化物超导电性备受关注,全球多个科研团队在常压和高压条件下,发现了多种镍氧化物材料的超导电性.来自中国和美国的研究团队通过独立、相异的研究路径,发现了常压下双层Ruddlesden-Popper结构镍氧化物薄膜的高温超导电性,为... 近年来,镍氧化物超导电性备受关注,全球多个科研团队在常压和高压条件下,发现了多种镍氧化物材料的超导电性.来自中国和美国的研究团队通过独立、相异的研究路径,发现了常压下双层Ruddlesden-Popper结构镍氧化物薄膜的高温超导电性,为深入研究高温超导机理提供了全新的平台.中国团队基于自主发展的“强氧化原子逐层外延”技术,制备出具有原子级平滑表面的纯相双层结构镍氧化物超导薄膜.通过原位强氧化处理技术,可在原子级平整的薄膜表面开展ARPES等表面敏感测量,揭示超导相的电子结构特征,为超导微观机理的深入研究提供关键实验基础.通过协同开展晶格结构设计、稀土/碱土元素替代以及界面应力工程调控,有望进一步提升该体系的超导转变温度. 展开更多
关键词 高温超导 镍氧化物薄膜 强氧化原子逐层外延
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高分辨率软X射线波带片的设计与制作(特邀) 被引量：1
12
作者 毛清源 朱静远 +4 位作者 王彤媛 焦禹晨 华一磊 张祥志 王占山 《光学学报(网络版)》 2025年第19期10-17,共8页
为了满足软X射线同步辐射成像日益提高的分辨率需求,设计制作了优于15 nm分辨率的软X射线波带片。在设计方面,综合同步辐射光源的需求,建立了高分辨率软X射线波带片衍射效率的矢量分析模型,设计了波带片的结构参数。在制造方面,结合电... 为了满足软X射线同步辐射成像日益提高的分辨率需求,设计制作了优于15 nm分辨率的软X射线波带片。在设计方面,综合同步辐射光源的需求,建立了高分辨率软X射线波带片衍射效率的矢量分析模型,设计了波带片的结构参数。在制造方面,结合电子束光刻和原子层沉积技术在100 nm厚的氮化硅窗口上完成了波带片制作。软X射线波带片最外环宽度为12.5 nm,在上海同步辐射光源软X射线显微成像实验线站实现了亚15 nm分辨率测试样靶的成像。 展开更多
关键词 菲涅耳波带片 分辨率 软X射线成像 电子束光刻 原子层沉积技术
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钠离子电池层状氧化物正极材料的表界面修饰改性及其产气抑制效应 被引量：3
13
作者 朱晓天 黄方鼎 +1 位作者 朱文昌 赵建庆 《无机化学学报》 北大核心 2025年第2期254-266,共13页
基于原子层沉积技术(ALD)制备TiO_(2)和Al_(2)O_(3)纳米层并结合高温热处理优化工艺,研究了异质氧化物双层表面包覆和晶格内双阳离子梯度掺杂的2种表界面修饰法对NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NFM)正极材料电化学储钠性能和热稳定... 基于原子层沉积技术(ALD)制备TiO_(2)和Al_(2)O_(3)纳米层并结合高温热处理优化工艺,研究了异质氧化物双层表面包覆和晶格内双阳离子梯度掺杂的2种表界面修饰法对NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NFM)正极材料电化学储钠性能和热稳定性的提升作用,以及其产气抑制效应。结果表明,在2.0~4.0V(vsNa/Na+)工作电压和1C(120mA·g^(-1))电流密度下,当容量达到第2次循环容量的60%时,经表面包覆的NFM@TiO2(10)@Al2O3(10)和表层晶格掺杂的NFM#Ti(35)#Al(10)正极材料(括号中数字对应ALD沉积的次数)分别能够循环319和358次,显著优于未修饰NFM材料(250次),同时通过差示扫描量热法(DSC)测得的热失控温度分别提升了6.1和9.7℃。原位差分电化学质谱(DEMS)测试表明,表面包覆显著抑制了H2等主要气体成分的形成,而晶格掺杂避免了电解液的二次分解,这可能是由于电解液质子化和高电压下氧化分解等有害副反应的减少。 展开更多
关键词 NaNi_(1/3)Fe1/3Mn_(1/3)O_(2) 原子层沉积 TiO_(2)@Al_(2)O_(3)双层包覆 双阳离子共掺杂 原位产气机理 原位差分电化学质谱
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原子层刻蚀:工艺、材料兼容性与应用研究进展
14
作者 曹勇 高远 +2 位作者 王正铎 樊秀微 刘忠伟 《真空科学与技术学报》 北大核心 2025年第11期907-919,共13页
原子层刻蚀(Atomic Layer Etching,ALE)是一种基于“表面改性-刻蚀”循环机制的原子级精度材料去除技术,凭借其单层自限性、高选择性和三维均匀性,被广泛应用于半导体制造、纳米器件加工及光电子器件开发等领域。根据刻蚀过程所需能量... 原子层刻蚀(Atomic Layer Etching,ALE)是一种基于“表面改性-刻蚀”循环机制的原子级精度材料去除技术,凭借其单层自限性、高选择性和三维均匀性,被广泛应用于半导体制造、纳米器件加工及光电子器件开发等领域。根据刻蚀过程所需能量来源不同,ALE技术主要分为热原子层刻蚀(T-ALE)、激光原子层刻蚀(L-ALE)、离子束原子层刻蚀(IB-ALE)和等离子体原子层刻蚀(P-ALE)。文章综述了各类ALE技术的基本原理、工艺特征及最新研究进展,重点探讨了等离子体原子层刻蚀(P-ALE)在硅基材料、氮化硅、氧化硅及过渡金属化合物等体系中的最新应用。同时,对比国内外发展现状,提出国内ALE技术有待突破多材料兼容性、工艺稳定性及环保前驱体开发等挑战。最后,展望了ALE技术的未来发展方向,包括激光-等离子体耦合工艺、机器学习驱动的智能化控制及低全球变暖潜能值(GWP)气体替代,为下一代原子级制造技术的研发与应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 等离子体原子层刻蚀 激光原子层刻蚀 热原子层刻蚀 离子束原子层刻蚀 纳米制造
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先进原子级刻蚀材料与关键工艺研究进展
15
作者 夏龙锐 李俊杰 +7 位作者 杨超然 周娜 高建峰 张青竹 陈睿 杨涛 李俊峰 王文武 《稀有金属》 北大核心 2025年第10期1575-1594,共20页
长期以来半导体产业界都遵循着“摩尔定律”,晶体管尺寸不断微缩、工艺节点不断向前更新。刻蚀技术作为集成电路制造中图形转移的一个重要手段,一直备受人们关注。目前,集成电路产业中先进制程已经进入3纳米级的工艺节点,需要刻蚀工艺... 长期以来半导体产业界都遵循着“摩尔定律”,晶体管尺寸不断微缩、工艺节点不断向前更新。刻蚀技术作为集成电路制造中图形转移的一个重要手段,一直备受人们关注。目前,集成电路产业中先进制程已经进入3纳米级的工艺节点,需要刻蚀工艺有极高的精度和选择比。常规的反应离子刻蚀,由于连续刻蚀的滞后效应已不能满足要求。先进原子层刻蚀技术,因其反应过程的自限制特性,为实现纳米级尺寸和精度的器件制作工艺提供了一个可行的解决方案。本文针对国际先进原子层刻蚀材料、机制与工艺方面的进行综述,先说明了反应离子刻蚀目前遭遇的瓶颈以及对先进原子层刻蚀这一先进刻蚀技术的重要需求,讲述了原子层刻蚀的起源、概念、特点等内容,接着展开介绍了热原子层刻蚀和等离子原子层刻蚀这两种原子层刻蚀的实现方式,总结与阐述了能被原子层刻蚀加工的材料、工艺的最新研究进展,最后对该技术进行了总结,讲述了其未来发展趋势,分析讨论了原子层刻蚀的机遇和挑战。 展开更多
关键词 原子层刻蚀(ALE) 自限性 等离子原子层刻蚀 热原子层刻蚀
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AlN介质层对GaN表面生长金刚石钝化膜的影响研究
16
作者 梁礼峰 郁鑫鑫 +4 位作者 李忠辉 刘金龙 李成明 王鑫华 魏俊俊 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第8期1417-1425,共9页
GaN表面生长金刚石钝化膜可用于改善器件传热能力,提升器件功率特性及可靠性。在GaN和金刚石层中间的介质层,对于实现高质量的GaN表面金刚石(Diamond-on-GaN)至关重要。本研究采用原子层沉积(ALD)技术在GaN表面预先沉积了10 nm的晶态/... GaN表面生长金刚石钝化膜可用于改善器件传热能力,提升器件功率特性及可靠性。在GaN和金刚石层中间的介质层,对于实现高质量的GaN表面金刚石(Diamond-on-GaN)至关重要。本研究采用原子层沉积(ALD)技术在GaN表面预先沉积了10 nm的晶态/非晶态混合的AlN介质层,并通过氧终端金刚石悬浮液在AlN层上实现了高密度静电自组装播种;随后通过优化的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺再生长约120 nm厚的纳米晶金刚石(NCD)薄膜。表面氧终端调控的纳米金刚石悬浮液可以在AlN介质层表面实现高密度播种,结合梯度甲烷的MPCVD金刚石生长工艺,制备出了具有高结晶度、低粗糙度(Ra=15.2 nm)和低残余应力(0.84 GPa)的NCD薄膜。时域热反射(TDTR)测量表明,NCD薄膜的热导率约为123.85 W·m^(-1)·K^(-1),GaN与NCD之间的有效界面热阻(TBReff)为(9.78±0.27) m^(2)·K·GW^(-1)。透射电子显微镜(TEM)分析表明,AlN介质层有效保护了GaN免受等离子体刻蚀,并实现了金刚石和GaN之间的光滑界面。本研究表明,采用薄的ALD AlN作为在GaN表面生长金刚石的介质层可以与氧终端金刚石籽晶实现静电自组装,从而提高金刚石形核密度,再通过梯度甲烷金刚石沉积工艺,能够在GaN上沉积出高质量的NCD薄膜并降低金刚石与GaN的界面热阻。 展开更多
关键词 纳米晶金刚石 GAN AlN介质层 热导率 界面热阻 原子层沉积 静电自组装播种
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硅/铝氧化物的原子层刻蚀工艺研究
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作者 孙博文 冯玉群 +2 位作者 杨帆 曹坤 陈蓉 《表面技术》 北大核心 2025年第23期68-77,126,共11页
目的研究氧化铝(Al_(2)O_(3))与二氧化硅(SiO_(2))的原子层刻蚀(ALE)工艺,明确关键工艺参数对刻蚀精度、表面形貌及材料选择性的影响,推动该技术在半导体器件制造中的应用。方法采用等离子体增强原子层刻蚀工艺,分别以BCl3气体和CHF3等... 目的研究氧化铝(Al_(2)O_(3))与二氧化硅(SiO_(2))的原子层刻蚀(ALE)工艺,明确关键工艺参数对刻蚀精度、表面形貌及材料选择性的影响,推动该技术在半导体器件制造中的应用。方法采用等离子体增强原子层刻蚀工艺,分别以BCl3气体和CHF3等离子体为改性物质,对Al_(2)O_(3)、SiO_(2)薄膜进行多循环刻蚀处理。通过控制偏压、时间等参数,结合AFM、TEM、AES等表征手段,对刻蚀速率进行定量分析,并结合形貌、区域选择性图像表征其刻蚀效果。结果Al_(2)O_(3)和SiO_(2)在96~120 V、59~74 V的偏压范围内分别呈现出自限制刻蚀行为,对应单位循环刻蚀速率分别为0.12、0.11 nm/cycle。改性气体显著降低了反应能垒,提高了刻蚀均匀性和选择性。经多循环处理后,薄膜保持良好的结构完整性,表面粗糙度明显降低,且在区域选择性沉积后具有良好的缺陷去除能力。结论验证了ALE技术在Al_(2)O_(3)、SiO_(2)等介质材料上的高精度加工潜力,具备原子级厚度控制、高选择性、低损伤特性,为ALE在先进节点半导体器件制造中的刻蚀控制提供了研究基础。 展开更多
关键词 原子层刻蚀 刻蚀窗口 自限制性 选择性 粗糙度
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钨薄膜原子层沉积腔室内前驱体分布模拟与实验研究
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作者 刘志远 王国政 +3 位作者 徐子晧 蒋恩桐 高管哗 杨继凯 《半导体光电》 北大核心 2025年第1期63-69,共7页
利用SolidWorks软件构建了原子层沉积反应腔室的三维模型,并利用ANSYS Fluent流体模块对乙硅烷(Si2H6)和六氟化钨(WF6)两种前驱体在反应腔室内的分布特性进行了数值模拟分析。模拟结果表明,前驱体在腔室内的分布均匀性与脉冲时间、腔室... 利用SolidWorks软件构建了原子层沉积反应腔室的三维模型,并利用ANSYS Fluent流体模块对乙硅烷(Si2H6)和六氟化钨(WF6)两种前驱体在反应腔室内的分布特性进行了数值模拟分析。模拟结果表明,前驱体在腔室内的分布均匀性与脉冲时间、腔室压强及温度密切相关:脉冲时间越长、腔室压强越低、腔室温度越高,前驱体的分布均匀性越好。在优化条件下,即腔室温度为250℃,载气流量为20 sccm,乙硅烷和六氟化钨的腔室压强分别为20和15 Pa,脉冲时间分别为30和35 ms,两种前驱体在腔室内的质量分数分布达到一致,实现了均匀分布。基于模拟数据,在玻璃衬底上成功制备出钨薄膜,并通过原子力显微镜和扫描电子显微镜对薄膜进行了表征。结果表明,所制备的薄膜具有较低的表面粗糙度和良好的厚度均匀性,验证了模拟结果的可靠性。 展开更多
关键词 原子层沉积 前驱体分布 钨薄膜
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用于C/SiC高温复合材料应力测试的薄膜应变计制备及性能研究 被引量：1
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作者 张煜杰 裴伟钦 +1 位作者 唐逸杰 蒋洪川 《计测技术》 2025年第1期80-87,共8页
针对C/SiC复合材料表面高温应变测量的难题,提出基于高温无机胶平坦化处理、磁控溅射技术和原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)的薄膜应变计制备方法。采用刷涂无机胶的方式,实现C/SiC复合材料表面的平坦化,之后利用磁控溅射和原... 针对C/SiC复合材料表面高温应变测量的难题,提出基于高温无机胶平坦化处理、磁控溅射技术和原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)的薄膜应变计制备方法。采用刷涂无机胶的方式,实现C/SiC复合材料表面的平坦化,之后利用磁控溅射和原子层沉积技术,制备Pt敏感层和复合绝缘层组成的薄膜应变计。Pt敏感层采用硬质掩膜和直流溅射的方式制备,其电阻为75Ω,厚度为450 nm。在绝缘层中,通过直流溅射和原子层沉积的方式,在C/SiC复合材料衬底表面分别沉积YSZ/Al_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)-YSZ/Al_(2)O_(3)和HfO_(2)-YSZ/Al_(2)O_(3)3种厚度为1.2μm的复合绝缘层,并对3种绝缘层的高温绝缘性能进行测试,结果表明:HfO_(2)-YSZ/Al_(2)O_(3)复合绝缘层的高温绝缘性能最佳,在多次升降温循环后,950℃条件下其绝缘电阻可达32.94 kΩ。基于HfO_(2)-YSZ/Al_(2)O_(3)复合绝缘层制备Pt薄膜应变计并开展测试,结果表明:在室温至600℃条件下,该Pt薄膜应变计具有最大2.93的应变敏感系数(Gauge Factor,GF),最小应变误差为0.01%(600℃、133.2με),最大应变误差为6.49%(200℃、133.2με),具有良好的高温稳定性和应变响应。研究成果为C/SiC复合材料表面高温应变测量提供了新的技术方案,对于促进高超声速飞行器热结构部件高精度应变测量技术发展具有积极意义。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 应变灵敏系数 绝缘电阻 复合绝缘层 磁控溅射 原子层沉积
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在碳化物陶瓷中构筑金属原子层分相共生结构
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作者 鲍伟超 郭晓杰 +5 位作者 辛晓婷 彭湃 王新刚 刘吉轩 张国军 许钫钫 《无机材料学报》 北大核心 2025年第1期17-22,共6页
在保持结构陶瓷高硬度的同时提高其韧性和塑性,可以显著拓展其在极端环境中的应用前景,其中微结构设计是一项重要策略。本工作研究了在碳化物陶瓷中构筑金属单原子层分相共生结构的可行性。以过渡金属单质、石墨和少量Al为原材料,采用... 在保持结构陶瓷高硬度的同时提高其韧性和塑性,可以显著拓展其在极端环境中的应用前景,其中微结构设计是一项重要策略。本工作研究了在碳化物陶瓷中构筑金属单原子层分相共生结构的可行性。以过渡金属单质、石墨和少量Al为原材料,采用放电等离子体烧结工艺在1900℃和30 MPa压力下制备不同组元数的过渡金属碳化物陶瓷,发现只有高熵(TiZrHfNbTa)C陶瓷形成了Al原子层分相共生结构。该结构不是长程序的单相化合物(如MAX相),而是一种无周期性的碳化物和金属单原子层交叉堆叠的复合物。通过纳米至原子尺度的球差校正透射电子显微镜和能谱表征,揭示了少量Al单原子层无周期性地嵌入高熵碳化物面心立方结构的{111}面。结合第一性原理计算,发现形成原子层分相共生结构的关键因素不是Al在不同碳化物晶格中的扩散差异,而是高熵带来的热力学稳定性、晶格畸变和迟滞扩散效应等。本研究有助于推动结构陶瓷中原子尺度微结构的设计和调控,从而获得硬度-强度-韧性综合力学性能优异的结构陶瓷。 展开更多
关键词 结构陶瓷 高熵碳化物陶瓷 金属原子层分相 共生结构
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