美国ANRIC等离子体辅助原子层沉积系统 PEALD特点

ANRIC PEALD：开启原子层沉积新纪元

在精密材料制备领域，原子层沉积（ALD）以其独特的“自限性生长”机制，在薄膜厚度、均匀性和保形性方面展现出无与伦比的优势。而近年来，等离子体辅助原子层沉积（PEALD）技术的崛起，更是将ALD的潜力推向了新的高度。美国ANRIC公司推出的PEALD系统，凭借其前沿设计和性能，正以前所未有的方式赋能实验室、科研机构、检测部门及工业界的材料科学家和工程师们。

ANRIC PEALD的核心优势概览

• 等离子体增强的反应活性：

  • ANRIC系统采用高频射频（RF）等离子体发生器，频率范围覆盖 13.56 MHz，功率可调范围宽，最高可达 600 W。
  • 通过精确控制等离子体密度和能量，有效活化前驱体分子，使其在更温和的条件下发生反应。
  • 这显著降低了反应温度，许多以往需要高温才能实现的沉积过程，在ANRIC PEALD系统上可在 150°C 甚至更低的温度下完成，对于热敏材料的制备尤为关键。
  • 平均沉积速率提升： 相较于传统热ALD，PEALD的平均沉积速率可提高 10-50%，具体取决于所用前驱体和工艺条件。例如，对于Al₂O₃薄膜的沉积，在相同循环次数下，PEALD的厚度比热ALD可高出约 20%。

• 的薄膜质量和性能：

  • 高致密度与低缺陷： 等离子体能够清除沉积表面的吸附阻碍物，并填充潜在的空隙，从而获得致密度更高、缺陷密度更低的薄膜。
  • 高阻挡性能： 这种高致密度特性使得ANRIC PEALD沉积的薄膜在气体阻隔性方面表现优异，例如，对于Cu扩散阻挡层，其阻挡效率可达 99.9%。
  • 低漏电电流： 在电子器件应用中，其形成的薄膜漏电电流可低至 10⁻⁸ A/cm² 级别，为高性能器件的实现奠定基础。

• 宽泛的材料兼容性：

  • ANRIC PEALD系统支持多种前驱体的引入，包括但不限于金属有机化合物、无机卤化物、硅烷等。
  • 结合等离子体活化能力，该系统能够成功沉积金属氧化物、氮化物、金属、半导体以及某些复合材料。
  • 例如，氧化铝（Al₂O₃）、氮化硅（Si₃N₄）、氧化钛（TiO₂）、氮化钛（TiN）、铂（Pt）、钨（W）等多种材料的沉积已成为常规操作。

• 精确的工艺控制与自动化：

  • 一体化设计： ANRIC系统将反应腔体、前驱体输送系统、等离子体发生器、真空系统以及控制软件高度集成，确保了各组件间的协同工作。
  • 智能化软件控制： 用户友好的操作界面允许精确设置沉积温度（±1°C）、气体流量（±1%）、等离子体功率、脉冲时间、暴露时间等关键工艺参数。
  • 全自动化运行： 可编程的沉积序列支持数千甚至数万个周期的全自动循环沉积，极大地提高了实验效率和结果的可重复性。
  • 在线监测能力（可选）： 部分高级配置可集成光学发射光谱（OES）等在线监测工具，实时反馈等离子体状态和反应进程，便于工艺优化。

• 灵活的腔体设计与应用拓展：

  • ANRIC提供不同尺寸和配置的反应腔体，以适应从单片样品到小批量生产的需求。
  • 腔体材质选用高纯度不锈钢或特殊耐腐蚀材料，确保了工艺的洁净度。
  • 系统兼容各种基底材料和形状，包括硅片、玻璃、金属箔、陶瓷等，甚至可以实现对复杂三维结构的保形涂覆。

ANRIC PEALD的应用前景

ANRIC PEALD系统凭借其在薄膜质量、沉积效率、材料多样性和工艺可控性方面的显著优势，已在以下领域展现出巨大的应用潜力：

• 半导体器件制造： 作为高介电常数（high-k）栅介质、表面钝化层、金属接触层等关键薄膜的制备。
• 新能源技术： 用于锂离子电池电极材料的包覆、固态电解质的制备、催化剂载体的表面改性等。
• 光学涂层： 制造高精度光学元件的抗反射、增透、增透等功能性薄膜。
• 生物医学材料： 表面抗菌涂层、生物相容性涂层、药物缓释载体的开发。
• 先进传感器： 气体传感器、化学传感器等敏感材料层的沉积。

ANRIC PEALD系统不仅是实验室研究的有力工具，更是推动新材料、新工艺发展的关键驱动力。其精湛的工艺能力和灵活的配置，为科研人员和工程师提供了前所未有的探索空间，必将加速更多突破性技术的诞生与应用。