ALD-reaktori

ALD-reaktori (), ALE () on kemiallinen menetelmä ohutkalvojen muodostamiseen. Tämä Suomessa kehitetty laite kykenee pinoamaan atomeja kerroksiin.

ALD-reaktorissa lähtöaineet tuodaan substraatin pinnalle pulsseissa vuoroittain ja annetaan reagoida. Kun pinta ja kemikaali sopivat sillä tavalla yhteen, että pintaan sitoutuu vain yhden atomin kerros, niin saadaan ohutkalvo kasvamaan atomikerroksen tarkkuudella. Vaihtamalla välillä kemikaalia, voidaan tehdä myös nanolaminaattisia kalvorakenteita. Yleensä lähtöaineina käytetään hyvin reaktiivisia kemikaaleja, kuten TMA (trimetyylialumiini) ja titaanitetrakloridi, jotka reagoivat voimakkaasti veden kanssa. ALD-prosessi tehdään tyypillisesti vakuumissa pulssittamalla kaasufaasissa olevia lähtöaineita siten, että aina välillä reaktiokammio tyhjennetään toisesta lähtöaineesta, jota jää vain pintaan atomikerroksen verran. Myös nestemäisiä ja kiinteitäkin aineita saadaan kaasufaasiin lämmön ja alhaisen paineen avulla. Periaatteessa ALD-prosessi on tehtävissä myös normaalissa paineessa tai nestemäisillä lähtöaineilla.

ALD:n käyttökohteita

ALD-ohutkalvoja voidaan käyttää puolijohteissaideniden, kuten tietokone mikroprosessorien CMOSta-kalvorakenteissa eristekalvoina tai ns. barrier-kalvoina estämään diffuusio. Elektroluminesenssinäyttöjenjen eriste- ja hohdekalvorakenteet voidaan tehdä kokonaan ALD-tekniikalla, mitä sovellusta kehitti Lohja mikroelektroniikka (nyk. Elcoteq) 70...80- luvuilla ja jota tämän sovelluksen käyttöä jatkaa Planar Ltd. ALD-tekniikalla voidaan pinnoittaa myös rakeisia aineita. Myös korroosion suojaus kalvoja, kulutuksen tai kemikaalien kestävyyttä parantavia ohutkalvoja voidaan tehdä. ALD-pinnoituksen etuna on, että se tunkeutuu hyvin pieniinkin rakoihin ja kalvoihin ei jää aukkoja.

ALD-menetelmä on perinteisesti käytetty teknologiatuotteiden, kuten juuri puolijohteiden valmistusprosessina, mutta tätä pinnoitusta voidaan käyttää muissakin sovelluksissa. ALD:n etuja on kolmiulotteisten kappaleiden tasainen pinnoittaminen, jota on alettu hyödyntää 2000-luvun puolivälin jälkeen. Tällaisia uusia kaupallisia ALD-sovelluksia on Suomessa kehitetty hopeakorujen tummumisen estopinnoite.

Aiheesta muualla

• Helsingin yliopiston artikkeli
• Helsingin yliopiston tiedote
• Puolijohdeteollisuuden laitevalmistajan ASM:n ALCVD (ASM:n kauppanimi ALD:lle) periaate
• ALD-reaktorivalmistaja Beneq Oy:n 'Anti-Tarnishing' -reaktori ja kuvia ALD-reaktoreista