原子层沉积(ALD)

原子层沉积（Atomic layer deposition，ALD)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。最初是由芬兰科学家提出并用于多晶荧光材料ZnS:Mn以及非晶Al₂O₃绝缘膜的研制，这些材料是用于平板显示器。由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低的沉积速度，      直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。

到了20世纪90年代中期，人们对这一技术的兴趣在不断加强。这主要是由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，这样所使用材料的厚度降低至几个纳米数量级，原子层沉积技术的优势就体现出来。如下图所示，ALD的膜厚均匀性与一致性、台阶覆盖性能、表面平整性远高于PECVD。

如下图所示， 原子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器，然后在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法（技术）。当前驱体达到沉积基体表面，它们会在其表面化学吸附并发生表面反应。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清洗。由此可知沉积反应前驱体物质能否在被沉积材料表面化学吸附是实现原子层沉积的关键。气相物质在基体材料的表面吸附特征可以看出，任何气相物质在材料表面都可以进行物理吸附，但是要在材料表面的化学吸附必须具有一定的活化能，因此能否实现原子层沉积，选择合适的反应前驱体物质是很重要的。

原子层沉积技术由于其沉积参数的高度可控型（厚度，成份和结构），优异的沉积均匀性和一致性使得其在微纳电子和纳米材料等领域具有广泛的应用潜力。该技术可能应用的主要领域包括：

1. 晶体管栅极介电层（high-k）和金属栅电极（metal gate）；

2. 微电子机械系统（MEMS）；

3. 光电子材料和器件；

4. 集成电路互连线扩散阻挡层；

5. 平板显示器（有机光发射二极管材料，OLED）；

6. 互连线势垒层；

7. 互连线铜电镀沉积籽晶层（Seed layer）；

8. DRAM、MRAM介电层；

9. 嵌入式电容；

10. 电磁记录磁头；

11. 光学薄膜；

12. 各类其他薄膜（<100nm）等。