受先進半導體、微型電子產品和再生能源解決方案日益增長的需求推動,原子層沉積 (ALD) 技術正經歷顯著增長。該技術正在拓展至「超越摩爾定律」的應用領域,例如微機電系統 (MEMS)、感測器和功率裝置,同時也在電池、太陽能電池和先進材料的奈米塗層領域找到了新的用途。 ALD 技術獨特的原子級沉積能力,使其能夠沉積高度均勻、保形且精確的薄膜,從而幫助打造高效複雜的裝置,推動了這一領域的發展。
隨著光電系統微縮化、基板材料多元化以及各類產業應用的創新迭代,以物理氣相沉積(PVD)為代表的傳統薄膜製備方法在膜層厚度控制、緻密性、保形性等方面逐漸顯現其不足。 ALD薄膜以飽和吸附的layer-by-layer生長模式,可在結構複雜的幾何表面,如大曲面及高縱深比深孔結構,大面積形成高均勻性薄膜,且膜層相較於PVD膜更為緻密,在界面處的結合力更強, 更適用於先進精密光學元件的製造。
在醫學上有多種植入體內的醫療設備,由於體液的腐蝕性,這些醫療設備的壽命包括安全性一直都是一個難題,而ALD可以透過低溫沉積形成非常緻密的保護膜,由於是奈米級的膜厚其本身對醫療設備也不會造成影響,沉積ALD塗層後可以大頻率增加植入設備的壽命以及安全性。
ALD能夠以高均勻性和保形性塗覆複雜的幾何形狀,並且具有耐腐蝕性,尤其適用於半導體製造的苛刻條件。非常適合薄膜沉積設備中使用的噴頭,有助於減少腔體中的污染,這對於保持沉積薄膜的品質至關重要。雖然 ALD 製程相對較慢。但在考慮延長組件壽命和減少污染的情況下,它仍然是噴頭塗層的一個安全的選擇項。
ALD在薄膜太陽能電池上的應用主要是由對奈米層沉積和界面改性的要求驅動的,按功能層可將其分為吸收層,緩衝層,界面鈍化層和透明導電氧化物層等。金屬氧化物在有機、鈣鈦礦及矽/鈣鈦礦疊層等高效能電池的製備上也有廣泛的應用。無論是作為電子/電洞傳輸層、複合層或封裝層,ALD一直扮演著至關重要的角色。
OLED 中的有機材料極易受到水分和氧氣的損害。即使少量的這些物質也會導致 OLED 性能下降,縮短使用壽命並降低效能。ALD 是一種逐原子層沉積薄膜的工藝,可以精確控制薄膜的厚度和均勻性。這可以形成高度保形、無針孔且緻密的薄膜,從而有效阻隔水分和氧氣, ALD 可用於製造柔性阻隔層,使其適用於柔性和可折疊 OLED 顯示器。
玻璃通孔 (TGV) 用於半導體封裝,特別是 3D 整合和其他先進封裝技術, ALD具有出色的保形性,能夠在高深寬比通孔內沉積薄而均勻的層,這對於實現可靠的電氣連接至關重要,這使得 ALD 成為在 TGV 製造中創建種子層和阻擋層的合適方法。雖然濺鍍等其他方法也可用於種子層沉積,但它們在高深寬比通孔中往往難以保持共形性,需要更厚的沉積層,並可能導致後續製程步驟出現問題。