原子層沉積的案例
：原子層沉積賦予水系轉化反應電極超長循環壽命
原子層沉積技術（ALD）是一種原子層外延技術，可以精準地在材料表面制備均勻的薄膜。在之前的儲能研究領域，ALD常被集中應用于有機體系儲能器件的表界面修飾和改性，以及用于制備特殊復合微納電極結構。與之對比，將ALD應用于水系儲能電極材料的表面修飾和包覆，特別是用于水系轉化反應電極的改性尚不多見。
【成果簡介】
近日，武漢理工大學劉金平教授（通訊作者）團隊在Advanced Functional Materials上發表了題為“Conformal Multifunctional Titania Shell on Iron Oxide Nanorod Conversion Electrode Enables High Stability Exceeding 30000 Cycles in Aqueous Electrolyte”的文章，發現運用原子層沉積技術將氧化鈦（TiO2）保護層包覆在Fe3O4納米棒陣列上，體現出獨特的多功能性。具體地，利用原子層沉積技術沉積的TiO2，薄膜高度均勻一致，并且沉積量精確可控。成果詳細探究了不同TiO2殼層厚度對復合電極電化學性能的影響，并確定10 nm的TiO2保護層為最佳厚度。TiO2作為低體積變化的負極嵌鋰材料，可以有效地減小Fe3O4納米棒陣列充放電過程中體積劇烈變化所帶來的影響，顯著提高陣列薄膜電極在水系中性電解液中的循環穩定性至上萬次。同時TiO2殼層進一步為電極提供了電容，并一定程度上緩解了水電解現象。另外，復合電極呈高度有序的陣列結構，保障了電子的快速傳輸和電解液的充分滲透。進一步，選擇無粘結劑的電容性材料V2O3@C納米片陣列薄膜與之搭配，構筑全陣列準固態混合超級電容器，獲得了高的體積能量密度和功率密度。器件在溫度適應性、可柔可彎曲等方面亦展現了優異的性能。
展開 默克通過開發原子層沉積（ALD）前驅體對應柔性OLED薄膜封裝工藝
在柔性OLED的核心技術——薄膜封裝（TFE）工藝中，默克導入了原子層沉積（ALD）方法，以替代傳統的化學氣相沉積（CVD）方法。
根據韓媒Sisajournal報道，據顯示行業8月27日消息，默克公司已成功開發了一種適用于ALD工藝的前驅體，并將其應用于柔性OLED的薄膜封裝過程中。據悉，這種新方式實現了極高的異物檢測精度，接近零檢測率。
與普通的剛性OLED相比，柔性OLED對面板的柔韌性有更高要求，因此采用聚酰亞胺（PI）基板替代傳統的玻璃基板，通過層層堆疊無機膜和有機薄膜來實現薄膜封裝。這種結構不僅賦予了面板彎曲的能力，還增強了其耐用性和靈活性。
現有的無機膜使用了通過CVD方法形成的前驅體。前驅體是指在顯示屏和半導體工藝中用于堆疊薄膜的沉積過程中的基礎材料。然而，隨著顯示屏技術的不斷發展，厚度日益減薄，空氣和濕氣的滲透問題凸顯，導致薄膜中雜質（顆粒）的形成。因此，默克公司采用了原子層沉積（ALD）技術，并持續加大研發投入。
ALD是一種通過將一層一層材料精確堆疊來制作薄膜的方法，可以實現極高的精度，這有助于降低雜質污染的程度，同時減小薄膜的厚度。
默克韓國OLED研究所長金俊浩表示：“ALD被認為是無機薄膜沉積領域的最佳解決方案之一，它在厚度控制、成分控制和均勻性方面展現出卓越的性能。”
“在相對簡單的工藝條件和較低的功率下，我們可以精確控制無機膜的厚度，同時確保碳和氮等雜質的含量非常低，接近于零”，他表示，“此處的零并不是絕對數字的含義，而是指達到了檢出界限（分析設備所能檢出的最少的量）以下的水準”。
“這表明使用ALD前驅體形成的薄膜是均勻且無缺陷的。薄膜的厚度幾乎一致，沒有氣泡或其他缺陷，這是ALD工藝的一個顯著優勢。”他補充道。
展望未來，預計高端汽車市場對柔性OLED需求的持續增長。
展開 聚焦 | 國產薄膜沉積設備龍頭的新突破
薄膜沉積設備芯片制造的關鍵設備之一
芯片制造工藝包括光刻，刻蝕，薄膜沉積，清洗，退火，CMP，離子注入等數十道工藝。其中光刻，刻蝕，和薄膜沉積是最核心的三種工藝。
許多薄膜的特性與晶粒尺寸密切相關。膜硬度，電導率和膜應力演化等均與晶粒尺寸相關，工藝難度非常大。因此薄膜沉積是最核心的工藝之一。
而薄膜工藝從實現原理包括，物理氣相沉積（PVD），化學氣相沉積（CVD），熱氧化法等，甚至45nm制程以下還需要用到更先進的原子層沉積（ALD）設備。
沉積對象包括，各類阻擋層，介質層，各種金屬薄膜等，技術難度非常大。
其中PECVD設備常用來沉積二氧化硅，氮化硅等其他氧化物在內的介質層薄膜，這是芯片制造中最關鍵的幾個步奏。
展開 未來半導體光刻技術的核心
02
ALD（原子層沉積）
在EUV技術中，ALD的利用率也將提高。ALD是原子層沉積技術的縮寫，是一種多層沉積技術，其厚度可以達到1埃米（0.1納米）。雖然與目前半導體業界普遍使用的CVD(化學氣相沉積法)相比，沉積速度較慢，但隨著半導體工藝的急劇微型化，ALD的重要性也有進一步提高的趨勢。
隨著主要眾多代工廠展開5納米以下的超精細工藝競爭，ALD將會在行業內更多地方應用。現在，ALD 已經在多個半導體行業多個領域的的量產階段使用，例如 DRAM和NAND。一些研究機構也正在投入精力研究ALD技術。
03
薄膜
EUV薄膜技術也在快速發展。EUV薄膜是防止EUV光罩被污染的超薄易耗件。但是EUV薄膜價格也較高；而且對外界壓力非常敏感，可以在空氣中自行破裂，所以稍微施加壓力就會破裂；薄膜清洗起來也不容易。行業內正在研究的EUV薄膜的清洗技術，可以去除表面污染物，而不會對EUV薄膜施加任何物理或化學效應。通過應用該技術，可以顯著延長EUV防護膜的使用壽命，從使用企業的立場上看，可以找到大幅減少生產費用的途徑。
04
封裝
EUV工藝在半導體行業出現逐漸普及的趨勢，封裝技術的演進也隨之而來。前端工藝的小型化達到極限，以及可穿戴設備等超小型設備的發展，高密度集成芯片的封裝技術也正在興起。MCP（多芯片封裝；Multi-ChipPackage）是封裝技術的一種，隨著DRAM芯片3D堆疊的趨勢越演越烈，封裝技術也被這些因素驅動著不斷發展。
05
基礎設施
EUV技術在半導體行業的應用越來越常見，但是一些地方相關基礎設施不足。一些公司EUV基礎設施，如曝光設備和檢查設備已經到位，但是研究這一代工藝的基礎設施少之又少。
展開 
基片表面傾斜及衍射對激光會聚原子沉積條紋的影響
[圖片]
材料｜Picosun推出柔性有機電子顯示產品用新型涂層解決方案
CINNO Research產業資訊，由于可折疊手機和其他未來電子產品的快速迭代需要更輕、更可靠并能夠折疊和拉伸的設備材料，有機電子產品的設計和制造過程中對材料涂布或沉積方法的改進有著急切地需求。考慮到這些需求，薄膜封裝溶液的使用在有機電子產品的制造中變得越來越普遍。
根據外媒Picosun官網報道，眾所周知，近些年可折疊手機慢慢以商用產品地形式進入大眾視野，其中一些制造商已經進入了好幾代產品的設計和生產周期。與傳統封裝方法不同，薄膜封裝解決方案 (TFE，Thin Film Encapsulation) 在有機電子產品的設計制造 (OEM) 中的使用變得越來越普遍，因為它們更輕且能夠實現電子設備的折疊和拉伸性能。這些商業需求為開發高質量、可靠性和工藝集成度的TFE方案帶來了巨大的推動力。
在薄膜封裝領域，無機薄膜一直以來最受歡迎，例如那些通常與原子層沉積 (ALD) 工藝相關的薄膜。由于它們可以為制造方案提供多種優異特性，這些薄膜現在已經成為眾多電子設備的重要組成部分。原子層沉積 (ALD) 技術已被證明是半導體行業眾多應用的首選涂層解決方案。使用ALD設備沉積的致密的無機納米層可以增強產品對水汽的阻隔性能，而使用有機或混合分子層沉積 (MLD) 層又可以增強產品的柔性性能。
展開 基片表面傾斜及衍射對激光會聚原子沉積條紋的影響
張寶武，張超超，劉若男，王道檔，沈小燕，余桂英
［摘要］目的：探究基片對激光會聚原子沉積的影響。方法：根據光學勢阱中原子運動的軌跡方程，對會聚場的光學勢阱、原子運動軌跡和沉積條紋等進行了仿真實驗。結果：衍射式光學勢阱使原子軌跡提前會聚，進而與傾斜角一起對沉積條紋的質量參數產生了影響。在正傾時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬增大，條紋峰值減小；在負傾斜時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬保持不變，條紋峰值增大；同時隨著｜ｘ０｜的增大，沉積條紋的峰值位置相對于波節的偏移量趨向單調增大。在非衍射條件下，偏移量增大４ｎｍ；在衍射條件下，偏移量增大１５ｎｍ。結論：由于衍射的存在，不管基片表面正傾斜還是負傾斜，基片表面上方沿著ｚ方向都會存在一個直邊衍射式的光學勢阱。
［關鍵詞］計量；激光會聚；光學勢能；衍射；傾斜度
展開 投資1億美元！ASM將在韓國建設研發制造中心
ASM于2019年在韓國成立首個研發制造中心后，不斷加大研發和制造力度的投入，在韓國生產用于形成半導體晶圓薄膜的等離子增強原子層沉積(PEALD)設備。
ASM公司CEO本杰明·羅(Benjamin Loh) 23日在首爾朝鮮皇宮酒店舉行的記者招待會上介紹了ASM韓國的投資計劃和業務發展戰略
根據韓媒ETNews報道，ASM公司5月23日表示，將投入1億美元，在京畿道華城市建設“第二研發與制造中心”。計劃于24日舉行開工儀式，目標在2025年正式啟動。項目占地3.1萬平方米，計劃招聘約200人以上的新員工。
ASM韓國法人ASMK會長金勇吉表示：“華城第二制造研究創新中心具有容納快速增長的國內員工規模的設施，同時也是反映韓國應對先進半導體全球需求的作用的投資。”
ASM是一家以沉積工藝用設備為主打產品的公司，1968年在荷蘭成立。以銷售規模為準，被譽為全球十大設備公司。1995年成立了ASM 100%股權的子公司ASMK，聚焦韓國市場。2019年在華城建立了研發和制造中心。
ASM計劃新建第二研發、制造中心，增強研發能力，大幅擴大產能。現有的第一中心占地2萬平方米，而第二中心擴大了50%的規模。研發用建筑面積將擴大至原來的2倍，用于生產設施的面積將擴大3倍。該工廠未來將研發和生產先進的原子層沉積設備，這種設備能夠在硅晶圓表層沉積不同的原子，使其具備特定物理特性。公司將集中于投資重點領域PEALD產能擴大和技術高度化。
PEALD是一種在晶片上形成薄膜的設備。隨著半導體電路精細化的要求受到廣泛關注。可以用原子大小的厚度制作薄膜，用于制造先進的DRAM、NAND和邏輯半導體。與ALD設備相比，可以完善工藝速度，提高半導體生產效率。
ASM只在韓國生產PEALD設備。
展開 韓某研究院通過ALD技術實現高遷移率 IGZO
最近，韓國一家研究所（漢陽大學與細野小組合作）基于原子層沉積 (ALD，Atomic Layer Deposition)技術展開了一項非常有進益的研究，該技術和設備由位于Holst中心的荷蘭研究組織TNO和設備供應商SALDtech提供。這項工作獲得了很重要的成果——為該技術開拓了一項新的分支和應用方案。
ALD技術是一種利用表面控制氣相前體沉積超薄、均勻、無針孔致密層的方法，一直被當作等離子體增強化學氣相沉積（PECVD，常用于沉積TFT中的大多數膜層）方法的替代。不過，雖然該技術廣泛用于半導體領域，但在顯示器制作方面一直被認為不具有所需的速度。實際上，能夠應用到顯示器領域的一個關鍵前提就是：大世代線能夠實現大約一分鐘的節拍（工藝時間）。這在以往幾乎不可能，不過現在隨著上面提到的新技術——空間原子層沉積（Spatial Atomic Layer Deposition）的引入，這一問題迎刃而解。
從歷史看，ALD技術于2013 年左右曾短暫亮相于OLED顯示器的制作工藝中。當時，Synos公司首次將該技術用于OLED的薄膜封裝（TFE，Thin Film Encapsulation）工藝，并獲得顯示器行業的短暫關注。不過，這次引入在商業市場還是沒有成功，不過最近提出的空間ALD技術也可用于TFE（薄膜封裝）工藝。
位于Holst中心的研究組織TNO與設備供應商SALDtech合作提出一種基于ALD技術的新方法。如圖1，通過小樣的制作和測試，這種方法制作出的W和L（與晶體管尺寸相關的術語）同為15微米的晶體管具有70 cm2/Vs的電子遷移率。他們的這種專有方法使用到了空間ALD技術，具體來說，他們用這種技術在納米疊層中沉積了多層氧化銦、氧化鎵和氧化鋅結構，這些內容會在下面作進一步介紹。
圖1.
展開 東華大學廖耀祖教授課題組JMCA：在氣相沉積制備共軛微孔聚合物單原子催化劑上取得新進展
此外，單原子催化劑（Single atom catalyst, SAC）由于最大的原子利用效率和優異的催化反應活性受到了研究者的廣泛關注。CMP具有的豐富納米孔道、高表面積、可調節的能隙和易修飾等優點，為制備金屬負載型SAC提供了獨特的平臺。通過制備CMP單原子催化劑，有望發揮“以一當十”的功效，從而極大地提升光催化產氫效率。
基于以上研究背景，東華大學廖耀祖教授課題組與英國劍橋大學Giorgio Divitini研究員、卡迪夫大學Bo Hou研究員課題組合作，采用齊齊巴賓吡啶反應（Chichibabin pyridine reaction），通過醛酮縮聚設計合成了吡啶基共軛微孔聚合物（Pyridyl conjugated microporous polymer, PCMP）。提出了低溫（150 ℃）氣相沉積策略，在PCMP載體上錨定過渡金屬如鎳（Ni）、鈷（Co）等制備了新型光催化劑。過渡金屬以單原子形式與共軛微孔聚合物中的吡啶氮結合，可對PCMP的能帶結構進行有效調節；同時，金屬單原子使聚合物電荷密度形成離域效應，促進質子吸附。在可見光照射下，PCMP錨定過渡金屬單原子后顯示優異的光催化產氫性能。特別是以Co錨定的PCMP光催化劑，在可見光照射下，其產氫性能相較于純PCMP提升了2倍多，并且具有良好的產氫循環穩定性。
圖1 PCMP及其過渡金屬單原子光催化劑的制備示意圖
本研究中，作者首先通過紅外光譜、固體核磁共振譜以及元素分析等證實了PCMP的化學結構，并通過電感耦合等離子體質譜和X射線光電子能譜分析，證實了氣相沉積策略成功地將過渡金屬Ni或Co原子錨定于PCMP。
展開 臺積電超越3nm的細節：自動對準通孔工藝
它的成分需要承受下一步的熱暴露——在氧化物上的選擇性介電沉積。
選擇性介電對介電（DoD）沉積
先進制程節點已經利用了幾代的原子層沉積（ALD）步驟。將氣相“前體”引入處理室。由于化學吸附，獨特的前體單層沉積在晶片表面。前提粘附在表面上，但不粘附在自身上——沒有連續的前體層沉積。然后清除腔室中多余的前體，隨后引入共試劑。化學反應導致所需反應產物的最終單層保留在表面上，而多余的共試劑和反應副產物則被泵出。可以重復該循環一沉積多個“原子”層。ALD已被廣泛用于金屬和薄氧化物介電材料的沉積。
一個活躍的研究領域是提供選擇性的原子層沉積，其中前體至附著在特定的材料表面。其目的是抑制特定區域的前體吸附——在這種情況下，是金屬上的SAM分子。
臺積電探索了一種選擇性沉積化學工藝，用于電介質上電介質層的構建。下圖的圖像描繪了在現有表面氧化物上方提升介電層的工藝流程。
SAM阻擋層阻止了在暴露的電介質上的選擇性沉積。如前所述，阻擋層必須經受住電介質上電介質選擇性沉積的高溫。臺積電表示，更高的DoD工藝問題提高了電介質基座對周圍用于通孔的低K層間電介質的刻蝕選擇性，這將在接下來討論。
上圖中標記為“DoD”的圖像說明了在電介質上電介質沉積之后以及在添加低 K 電介質之前去除晶片上的 SAM 阻擋材料之后的晶片。
上圖也表現了在低 K 電介質沉積/蝕刻和通孔圖案化之后的最終通孔連接。由于與低 K 材料相比蝕刻速率較低，因此添加了 DoD 材料服務器作為合適的“蝕刻停止”。該圖像說明了存在顯著覆蓋偏移的通孔到相鄰金屬電介質。
展開 
韓某研究院通過ALD技術實現高遷移率 IGZO
最近，韓國一家研究所（漢陽大學與細野小組合作）基于原子層沉積 (ALD，Atomic Layer Deposition)技術展開了一項非常有進益的研究，該技術和設備由位于Holst中心的荷蘭研究組織TNO和設備供應商SALDtech提供。這項工作獲得了很重要的成果——為該技術開拓了一項新的分支和應用方案。
ALD技術是一種利用表面控制氣相前體沉積超薄、均勻、無針孔致密層的方法，一直被當作等離子體增強化學氣相沉積（PECVD，常用于沉積TFT中的大多數膜層）方法的替代。不過，雖然該技術廣泛用于半導體領域，但在顯示器制作方面一直被認為不具有所需的速度。實際上，能夠應用到顯示器領域的一個關鍵前提就是：大世代線能夠實現大約一分鐘的節拍（工藝時間）。這在以往幾乎不可能，不過現在隨著上面提到的新技術——空間原子層沉積（Spatial Atomic Layer Deposition）的引入，這一問題迎刃而解。
從歷史看，ALD技術于2013 年左右曾短暫亮相于OLED顯示器的制作工藝中。當時，Synos公司首次將該技術用于OLED的薄膜封裝（TFE，Thin Film Encapsulation）工藝，并獲得顯示器行業的短暫關注。不過，這次引入在商業市場還是沒有成功，不過最近提出的空間ALD技術也可用于TFE（薄膜封裝）工藝。
位于Holst中心的研究組織TNO與設備供應商SALDtech合作提出一種基于ALD技術的新方法。如圖1，通過小樣的制作和測試，這種方法制作出的W和L（與晶體管尺寸相關的術語）同為15微米的晶體管具有70 cm2/Vs的電子遷移率。他們的這種專有方法使用到了空間ALD技術，具體來說，他們用這種技術在納米疊層中沉積了多層氧化銦、氧化鎵和氧化鋅結構，這些內容會在下面作進一步介紹。
圖1.
展開 FinFET靠邊站 | 探秘3納米及以下工藝技術
分子級處理
圖源 | nanomanufacturing.nl
芯片都是使用各種原子級處理工具生產。有一種叫原子層沉積（ALD）的技術，一次沉積一層材料。
和 ALD 相關的還有原子層蝕刻（ALE）技術，它可以在原子級別上清除掉目標材料。ALD 和 ALE 技術均可以用于邏輯器件和內存器件。
半導體業目前還在為 3 納米以下的節點開發更先進的 ALD 和 ALE 技術。比如區域選擇性沉積，一種先進的自對準構圖技術。選擇性沉積結合新型化學手段與原子層沉積或分子層沉積工具，可以在精確的位置上沉積材料和薄膜。
選擇性沉積可以減少光刻和蝕刻步驟，不過，由于存在一系列挑戰，目前該技術仍處于研發階段。
即將出現的另一項技術是分子層蝕刻（MLE）。 原子層蝕刻早在 1990 年代就誕生了，它是基于等離子體的，但是由于涉及到各向同性原子層蝕刻的無機材料已經有了長足的進步，所以今天發展了更先進的分子層蝕刻，以利用有機 / 無機雜化材料。
對于在低個位數納米節點上開發的芯片，器件選擇性增長和去除特定材料都是問題。因此，可以通過某種蝕刻技術消除出現在芯片中的異常現象，但是在這么小的幾何尺寸上，晶圓上殘留的任何材料都有可能引起其他問題，比如掩膜孔洞堵塞。
業界一直將嵌段共聚物（block copolymers）視為生產這些緊密圖案化表面的一種方式。當采用嵌段共聚物方法時，會得到非常漂亮的線條，但是它們很粗糙。這種方案的探索依賴于原子層沉積前驅體。
過去，因為無機材料比有機材料更致密、更薄，所以幾乎所有的商業努力都集中在無機材料上。
展開 周星工程分割半導體業務！獨立運營以強化全球競爭力
在之前，半導體、顯示、太陽能業務并存，雖然在一定程度上積極應對了各業務市場的變化，但在半導體業務方面，由于面臨原子層沉積設備（ALD）的全球市場供應，需要將目標市場從現有的存儲器中心擴展到系統半導體，因此需要獨立運營來提高業務集中度。
此外，通過股權分割，周星工程旨在提高作為全球半導體企業的地位，并計劃推進日后的再次上市。同時，通過存續法人提高經營效率，強化核心業務競爭力和投資專業性。這不僅將增強經營效率和治理結構的透明度，最終還將強化各業務部門的獨立性和責任經營，有助于周星工程成為一家全球性的企業。
在公布這一決定的同時，周星工程還公示了第一季度的經營業績。一季度實現銷售額566億韓元（約3億人民幣），與去年同期相比下降了17.6%，但當期凈利潤達到了161億韓元（約8549萬人民幣），增長了54.8%。公司相關人士表示，本季度業績有所下滑是因為隨著全球經濟衰退，對半導體經濟復蘇的重要變數的新一代技術的投資尚未實現收入。然而，他們強調，作為公司核心競爭力的ALD技術不僅應用于半導體領域，還在太陽能、顯示領域實現了多元化應用，因此他們將通過客戶多樣化來打下中長期業績增長的基礎。
展開 半導體設備系列：薄膜生長設備，國產突破可期
CVD：用于沉積介質絕緣層、半導體材料、金屬薄膜。
典型的 CVD 流程包括氣體輸入、氣體對流、氣象擴散、表面吸附、表面反應、表面脫附及薄膜成核生長。
（1）微米時代，化學氣相沉積多采用常壓化學氣相沉積（APCVD）設備，結構簡單。
（2）亞微米時代，低壓化學氣相沉積（LPCVD）成為主流，提升薄膜均勻性、溝槽覆蓋 填充能力。
（3）90nm 以后，等離子增強化學氣相沉積（PECVD）扮演重要角色，等離子體作用下，降低反應溫度，提升薄膜純度，加強薄膜密度。
（4）45nm 以后，高介電材料（High k）和金屬柵（Metal Gate），引入原子層沉積（ALD）設備，膜層達到納米級別。——
（a）高介電材料（High k）替代SiO2，用于制備MOS器件的柵介質層，需要引入ALD。
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