Atomlagenabscheidung

Verfahren und Anwendungen

Bei der Atomlagenabscheidung (engl. ALD) handelt es sich um ein chemisches Verfahren zur Herstellung besonders dünner Schichten im ein- und zweistelligen Nanometerbereich. Beim Abscheideprozess werden nacheinander verschiedene chemische Vorstufen, sogenannte Präkursoren, in einem Reaktor zur Reaktion gebracht. Wesentliches Merkmal der ALD ist dabei, dass sich die gasförmigen Präkursoren immer einzeln im Reaktor befinden und ihre Reaktionen mit der Oberfläche selbstlimitierend sind. Dadurch entsteht bei jedem Prozessschritt nur eine sehr dünne Schicht aus einer einzelnen Moleküllage. Im darauf folgenden Schritt reagiert ein weiterer Präkursor mit dieser Moleküllage und bildet die gewünschte chemische Verbindung. Die ALD-Schichten können in Abhängigkeit von der Substrattemperatur entweder amorph oder kristallin abgeschieden werden.

     

Besonderheiten

Die Atomlagenabscheidung wird zur definierten Herstellung hochqualitativer dünner Schichten für die Mikroelektronik genutzt. Wesentliches Merkmal der abgeschiedenen Materialien sind die hohen Dielektrizitätskonstanten, die für neue Prozessorgenerationen erforderlich sind. Die Schichten können als Dielektrikum in Transistoren, Kondensatoren und auch in neuartigen nichtflüchtigen Speichern eingesetzt werden. Damit wird eine Verkleinerung der Strukturgrößen erzielt, während Speicherdichten und Zugriffsraten steigen.

Vorhandener Aufbau

Cambridge Nanotech Savannah S100

Die vorhandenen Geräte können Substrate bis 200 mm Durchmesser unter Einsatz von bis zu vier Präkursoren beschichten. Es entstehen sehr gleichmäßige Schichten ohne Löcher, auch bei Beschichtung von strukturierten Oberflächen. Damit gelang kürzlich die Entwicklung eines Abscheideprozesses für stöchiometrisches Strontiumtitanat. Die Charakterisierung der Schichteigenschaften erfolgt durch spektroskopische Ellipsometrie und verschiedene Röntgenmethoden.

  • Geräte: Cambridge Nanotech Savannah S100 und S200
  • Materialien: SrTiO3, TiO2, Al2O3 etc.
  • Substrat: Silizium-Wafer
  • Substrattemperatur: bis zu 300 bzw. 400 °C
  • Präkursor-Linien: 3 bzw. 4
  • Schichtdicken: 1 nm bis 100 nm