Deposición de la capa atómica
La deposición de capa atómica ( ALD ) es una técnica de deposición de película delgada basada en el uso secuencial de un proceso químico en fase gaseosa ; es una subclase de deposición química de vapor . La mayoría de las reacciones de ALD usan dos químicos llamados precursores (también llamados "reactivos"). Estos precursores reaccionan con la superficie de un material de uno en uno de manera secuencial y autolimitante. Se deposita lentamente una película delgada mediante la exposición repetida a precursores separados. ALD es un proceso clave en la fabricación de dispositivos semiconductores y parte del conjunto de herramientas para sintetizar nanomateriales .
Durante la deposición de la capa atómica, se hace crecer una película sobre un sustrato al exponer su superficie a especies gaseosas alternas (normalmente denominadas precursores o reactivos). A diferencia de la deposición química en fase de vapor, los precursores nunca están presentes simultáneamente en el reactor, sino que se insertan como una serie de pulsos secuenciales que no se superponen. En cada uno de estos pulsos las moléculas precursoras reaccionan con la superficie de forma autolimitante, de modo que la reacción termina una vez consumidos todos los sitios reactivos de la superficie. En consecuencia, la cantidad máxima de material depositado en la superficie después de una sola exposición a todos los precursores (el llamado ciclo ALD) está determinada por la naturaleza de la interacción precursor-superficie. [1] [2]Al variar el número de ciclos, es posible cultivar materiales de manera uniforme y con alta precisión en sustratos grandes y arbitrariamente complejos.
La ALD se considera un método de deposición con gran potencial para producir películas conformadas muy delgadas con control del espesor y composición de las películas posibles a nivel atómico. Una fuerza impulsora importante para el interés reciente es la perspectiva que se ve para la ALD en la reducción de dispositivos microelectrónicos de acuerdo con la ley de Moore . La ALD es un campo de investigación activo, con cientos de procesos diferentes publicados en la literatura científica, [1] [2] [4] aunque algunos de ellos exhiben comportamientos que se apartan de los de un proceso ALD ideal. [4] Actualmente hay varios artículos de revisión exhaustivos que brindan un resumen de los procesos de ALD publicados, incluido el trabajo de Puurunen, [5] Miikkulainenet al. , [4] Knoops et al. , [6] y Mackus & Schneider et al. . [7] También está disponible en línea una base de datos interactiva impulsada por la comunidad de los procesos ALD [3] que genera una descripción general actualizada en forma de una tabla periódica anotada.
La técnica hermana de la deposición de la capa atómica, la deposición de la capa molecular (MLD), se emplea cuando se desea utilizar precursores orgánicos. Combinando las técnicas ALD / MLD, es posible hacer películas híbridas puras y altamente conformadas para muchas aplicaciones.
En la década de 1960, Stanislav Koltsov junto con Valentin Aleskovsky y sus colegas desarrollaron experimentalmente los principios de ALD en el Instituto Tecnológico de Leningrado (LTI) en la Unión Soviética . [8] El propósito era construir experimentalmente sobre las consideraciones teóricas de la "hipótesis marco" acuñada por Aleskovsky en su tesis de habilitación de 1952. [8] Los experimentos comenzaron con reacciones de cloruro metálico y agua con sílice porosa, y pronto se extendieron a otros materiales de sustrato y películas delgadas planas. [8] Aleskovskii y Koltsov juntos propusieron el nombre "Molecular Layering" para la nueva técnica en 1965. [8]Los principios de la estratificación molecular se resumieron en la tesis doctoral ("tesis del profesor") de Koltsov en 1971. [8] Las actividades de investigación de la estratificación molecular cubrieron un amplio alcance, desde la investigación química fundamental hasta la investigación aplicada con catalizadores porosos, absorbentes y rellenos para microelectrónica y más. [8] [9]
