ALD（原子层沉积）与ALE（原子层刻蚀）的区别解析

1. ALD（Atomic Layer Deposition）：

1. • 原子层沉积是一种逐层生长薄膜的工艺。
2. • 每个循环通过“自限性反应”，将化学前体逐层吸附并反应，沉积一个原子层的材料。
   • 目标：构建具有高均匀性、无缺陷、埃级厚度精度的薄膜。

1. • 原子层刻蚀是逐层去除材料的工艺。
   • 每个循环分两步完成，首先激活表面化学，然后物理去除一个原子层。
   • 目标：在不损伤材料的基础上，实现纳米级的精准刻蚀。

1. ALD 应用：

1. • 半导体制造：在栅极上沉积高介电常数材料（如 HfO₂），减少漏电流并提升器件性能。
   • 纳米能源：在太阳能电池上均匀沉积钝化膜，提高光电转换效率。
   • 光学与光子学：制造高质量抗反射涂层。

1. • 先进节点技术：用于 7nm 及以下制程中极窄线宽结构的精准刻蚀。
   • 3D NAND 制造：在高深宽比的存储单元中实现均匀沟槽刻蚀。
   • MEMS 器件：对微通道或微透镜阵列进行无损刻蚀。

1. 目的不同：

1. • ALD 用于添加材料，构建超薄、均匀的薄膜层。
   • ALE 用于移除材料，加工出超细、精准的结构。

1. • ALD 依赖于化学吸附和分子反应来保证厚度的均匀性。
   • ALE 通过化学激活和物理刻蚀，确保刻蚀深度可控。

1. • ALD 偏向表面涂覆、界面构建。
   • ALE 偏向图案加工、形貌刻蚀。

1. ALD 与 ALE 的联用：

1. • 在复杂器件制造中，ALD 可用于涂覆保护层，ALE 精确刻蚀所需形貌。
   • 两者结合推动高深宽比器件（如 GAA 晶体管、3D 存储器）的发展。

1. • ALD 和 ALE 都需要化学前体，其反应性、选择性决定了工艺效率与质量。
   • 开发环保型、易清除的高活性前体是未来方向。

1. • 提升 ALD 与 ALE 的工艺速率，兼顾量产能力和精度控制，推动技术在先进制程中的应用。

原文始发于微信公众号（中国科学院半导体研究所）：ALD（原子层沉积）与ALE（原子层刻蚀）的区别解析