臭氧 (O3) 处理在氧化铝 (Al2O3) 的区域选择性原子层沉积 (AS-ALD) 之后，作为关键的纯化和致密化步骤。其主要目的是作为一种高活性的氧化剂，使 ALD 反应完全进行，同时去除特定的残留有机抑制剂。
核心要点 臭氧充当“化学洗涤剂”，可清除基板表面上顽固的有机配体——特别是环戊二烯基 (Cp) 基团。此过程将沉积的前驱体材料转化为致密的、高质量的氧化物薄膜，确保为后续氧化锆 (ZrO2) 等材料的集成提供一个无瑕疵的界面。
臭氧处理的双重机制
消除残留抑制剂
区域选择性 ALD 依赖于抑制剂来阻止在特定表面上生长，但这些有机分子在不再需要的地方可能会残留。
在这种情况下，臭氧可作为一种强大的清洁剂。它会积极氧化并去除初始沉积后残留在表面的抑制剂配体，如环戊二烯基 (Cp) 基团。
驱动薄膜致密化
除了简单的清洁，薄膜的化学性质也必须最终确定以确保稳定性。
O3 的氧化作用将沉积的铝材料转化为完全氧化、致密的 Al2O3 薄膜。这确保了材料性能的一致性，并且没有可能影响性能的有机缺陷。
对多层堆叠的重要性
创建清洁界面
多材料堆叠的质量在很大程度上取决于层之间的边界。
通过彻底清除有机污染物，臭氧处理可以创建化学清洁的表面。这对于为后续沉积顶层氧化锆 (ZrO2) 层做准备是必需的。
确保附着力和连续性
如果表面残留配体，它们会干扰下一层的成核。
臭氧处理通过暴露反应性氧化物表面来防止此问题。这有利于后续 ZrO2 薄膜的均匀且牢固的生长。
省略的风险
了解有机污染
跳过臭氧步骤会对器件的结构完整性构成重大风险。
没有这个强氧化步骤，有机配体 (Cp 基团) 会被困在层内或层间。这会导致薄膜密度降低，介电性能差，并且“脏”界面会降低最终薄膜堆叠的性能。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的 AS-ALD 工艺，请根据您的具体制造要求来使用臭氧：
- 如果您的主要关注点是薄膜纯度： 使用臭氧处理来积极氧化和挥发标准吹扫无法去除的残留环戊二烯基 (Cp) 配体。
- 如果您的主要关注点是多层集成： 在沉积氧化锆 (ZrO2) 之前立即使用臭氧处理来致密化 Al2O3 表面，以确保无缺陷的界面。
用臭氧处理表面不仅仅是一个可选的清洁步骤；它是将前驱体沉积转化为功能性、高质量氧化物界面的基本要求。
总结表：
| 特征 | AS-ALD 中臭氧 (O3) 处理的目的 |
|---|---|
| 功能 | 充当强大的化学洗涤剂和活性氧化剂 |
| 污染物清除 | 去除残留有机抑制剂（例如，环戊二烯基基团） |
| 薄膜质量 | 将前驱体材料转化为致密的、高质量的 Al2O3 薄膜 |
| 界面准备 | 为后续 ZrO2 层集成创建无瑕疵的表面 |
| 风险缓解 | 防止有机缺陷和差的介电性能 |
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参考文献
- Moo‐Yong Rhee, Il‐Kwon Oh. Area‐Selective Atomic Layer Deposition on Homogeneous Substrate for Next‐Generation Electronic Devices. DOI: 10.1002/advs.202414483
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
