原子層エピタキシー

原子層エピタキシー（ALE）^[1]は、より一般的には原子層堆積（ALD）^[2]として知られ、通常は2つの元素の単層を交互に基板上に堆積する薄膜成長（エピタキシー）の特殊な形式です。達成される結晶格子構造は薄く、均一で、基板の構造と一致しています。反応物は、間に「デッド」タイムを挟んで交互のパルスとして基板に運ばれます。ALEは、化学吸着に利用できるすべてのサイトが占有されるまで、入ってくる材料が強く結合するという事実を利用します。デッドタイムは、余分な材料を洗い流すために使用されます。これは主に、ナノメートルスケールの厚さの薄膜を成長させるために半導体製造で使用されます。

技術

この技術は、フィンランドのInstrumentarium社のTuomo Suntola博士によって1974年に発明され、同年特許を取得しました（特許は1976年に公開されました）。 ^[3]^{[4] Suntola博士の目的は、}硫化亜鉛の薄膜を成長させて、電界発光フラットパネルディスプレイを製造することでした。この技術に使用されている主なトリックは、自己制限的な化学反応を使用して、堆積したフィルムの厚さを正確に制御することです。初期の頃から、ALE（ALD）は世界的な薄膜技術に成長し、^[5]ムーアの法則の継続を可能にしました。2018年、SuntolaはALE（ALD）技術によりミレニアム技術賞を受賞しました。

基本的な化学気相成長法と比較すると、ALE (ALD) では、化学反応物が反応室内で交互にパルスされ、その後基板の表面に飽和状態で化学吸着され、化学吸着単分子層が形成されます。

ALDは、2つの相補的な前駆物質（例えば、Al(CH ₃ ) ₃とH ₂ O ^[2]）を交互に反応室に導入する。通常、前駆物質の1つは基板表面に吸着して表面を飽和させ、2つ目の前駆物質が導入されるまでそれ以上成長は起こらない。したがって、膜厚は、従来のCVDプロセスの場合のように堆積時間ではなく、前駆物質サイクルの数によって制御される。ALDは、膜厚と均一性を極めて正確に制御することを可能にする。

参照

原子層堆積

参考文献

^ Suntola, Tuomo (1989年1月1日). 「原子層エピタキシー」. Materials Science Reports . 4 (5): 261–312. doi :10.1016/S0920-2307(89)80006-4. ISSN 0920-2307.
^ ab Puurunen, Riikka L. (2005). 「原子層堆積の表面化学: トリメチルアルミニウム/水プロセスのケーススタディ」. Journal of Applied Physics . 97 (12): 121301. doi :10.1063/1.1940727.
^ Puurunen、Riikka L. (2014 年 12 月 1 日)。「原子層堆積の短い歴史: Tuomo Suntola の原子層エピタキシー」。化学蒸着。20 (10–11–12): 332–344。土井：10.1002/cvde.201402012。ISSN 1521-3862。
^ Ahvenniemi, Esko; Akbashev, Andrew R.; Ali, Saima; Bechelany, Mikhael; Berdova, Maria; Boyadjiev, Stefan; Cameron, David C.; Chen, Rong; Chubarov, Mikhail (2016 年 12 月 16 日)。「レビュー記事: 原子層堆積に関する初期の出版物の推奨読書リスト - 「ALD の歴史に関する仮想プロジェクト」の成果」Journal of Vacuum Science & Technology A : Vacuum, Surfaces , and Films。35 (1): 010801。doi : 10.1116/1.4971389。ISSN 0734-2101。
^ ミックライネン、ヴィル;レスケラ、マルク。リタラ、ミッコ。プルネン、リーッカ L. (2013)。「原子層堆積法により成長させた無機膜の結晶性：概要と一般的な傾向」。応用物理学ジャーナル。113 (2): 021301.土井:10.1063/1.4757907。

外部リンク

アイントホーフェン工科大学のプラズマ＆材料処理グループによるプラズマ支援原子層堆積
原子層エピタキシーはナノテクノロジーにとって貴重なツールとなるか?
ALENET – 原子層エピタキシーネットワーク
原子層エピタキシーによる GaAs 微細構造の表面平滑化
原子層堆積の電気化学的特性評価

[1] Suntola, Tuomo (1989年1月1日). 「原子層エピタキシー」. Materials Science Reports . 4 (5): 261–312. doi :10.1016/S0920-2307(89)80006-4. ISSN 0920-2307.

[:0-2] Puurunen, Riikka L. (2005). 「原子層堆積の表面化学: トリメチルアルミニウム/水プロセスのケーススタディ」. Journal of Applied Physics . 97 (12): 121301. doi :10.1063/1.1940727.

[3] Puurunen、Riikka L. (2014 年 12 月 1 日)。「原子層堆積の短い歴史: Tuomo Suntola の原子層エピタキシー」。化学蒸着。20 (10–11–12): 332–344。土井：10.1002/cvde.201402012。ISSN 1521-3862。

[4] Ahvenniemi, Esko; Akbashev, Andrew R.; Ali, Saima; Bechelany, Mikhael; Berdova, Maria; Boyadjiev, Stefan; Cameron, David C.; Chen, Rong; Chubarov, Mikhail (2016 年 12 月 16 日)。「レビュー記事: 原子層堆積に関する初期の出版物の推奨読書リスト - 「ALD の歴史に関する仮想プロジェクト」の成果」Journal of Vacuum Science & Technology A : Vacuum, Surfaces , and Films。35 (1): 010801。doi : 10.1116/1.4971389。ISSN 0734-2101。

[5] ミックライネン、ヴィル;レスケラ、マルク。リタラ、ミッコ。プルネン、リーッカ L. (2013)。「原子層堆積法により成長させた無機膜の結晶性：概要と一般的な傾向」。応用物理学ジャーナル。113 (2): 021301.土井:10.1063/1.4757907。