Ein Beispiel für die Atomlagenabscheidung (ALD) ist die Verwendung von Trimethylaluminium (TMA) und Wasserdampf (H2O), um Aluminiumoxid (Al2O3) auf einem Substrat wachsen zu lassen. Dieser Prozess beinhaltet aufeinanderfolgende, sich selbst begrenzende chemische Reaktionen zwischen den Gasphasenvorläufern und den aktiven Oberflächenspezies, die ein gleichmäßiges und konformes Schichtwachstum auf der Skala der Atomschichten gewährleisten.
Ausführliche Erläuterung:
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Einführung der Vorläufer und Oberflächenreaktion:
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In einem typischen ALD-Zyklus wird der erste Vorläufer, Trimethylaluminium (TMA), in die Reaktionskammer gepulst, in der sich das Substrat befindet. Die TMA-Moleküle reagieren mit den aktiven Stellen auf der Substratoberfläche und bilden eine Monolage aus Aluminiumatomen. Diese Reaktion ist selbstbegrenzend; sobald alle aktiven Stellen besetzt sind, findet keine weitere Reaktion statt, so dass eine präzise und gleichmäßige Schicht entsteht.Reinigungsschritt:
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Nach dem TMA-Puls folgt ein Spülschritt, um überschüssiges TMA und Nebenprodukte aus der Kammer zu entfernen. Dieser Schritt ist entscheidend, um unerwünschte Reaktionen zu verhindern und die Reinheit und Integrität der wachsenden Schicht zu erhalten.
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Einführung des zweiten Vorläufers:
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Der zweite Vorläufer, Wasserdampf (H2O), wird dann in die Kammer eingeleitet. Die Wassermoleküle reagieren mit der zuvor gebildeten Aluminium-Monolage und oxidieren das Aluminium zu Aluminiumoxid (Al2O3). Auch diese Reaktion ist selbstbegrenzend, so dass nur das exponierte Aluminium oxidiert wird.Zweiter Reinigungsschritt:
Ähnlich wie bei der ersten Spülung werden in diesem Schritt nicht umgesetzter Wasserdampf und Reaktionsnebenprodukte aus der Kammer entfernt, um sie für den nächsten Zyklus vorzubereiten.
