综述文章

• 高精度、选择性原子层刻蚀技术研究进展

  欧阳亦;颜光辉;陈国祥;黄高山;陈相仲;包志豪;石建军;左雪芹;梅永丰;

  随着半导体技术的快速发展，芯片的关键尺寸不断缩小，以鳍式场效应晶体管（FinFET）和三维NAND闪存为代表的复杂的三维结构对刻蚀工艺提出了极高的要求。特别是在高精度、低损伤刻蚀以及实现不同材料的刻蚀选择性方面，传统干法刻蚀技术已经难以满足需求。原子层刻蚀（Atomic Layer Etching, ALE）作为一种高精度的原子尺度微加工技术，逐渐成为半导体制造中的关键技术之一。综述ALE技术的独特优势、基本原理与分类，重点阐述不同材料体系的ALE工艺、选择性ALE在先进半导体器件制造中的应用以及ALE在选择性沉积领域的应用。

  2025年03期 v.31 145-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]
  [下载次数：11 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 钌在纳米尺度集成电路互连中的应用与挑战

  马兰;吴小晗;丁士进;

  随着集成电路工艺进入纳米尺度，传统铜互连面临电阻尺寸效应加剧和电迁移失效等问题，导致线电阻显著增加；同时，线间与层间电容的增强以及低介电材料的局限性共同引发寄生电容上升，进一步恶化了互连电容-电阻延迟问题。在此背景下，亟需探索新型互连材料并优化工艺以提升互连性能。钌作为下一代互连候选材料，凭借其较短的电子平均自由程和高内聚能，在纳米尺度下表现出低电阻尺寸效应和优异的抗电迁移特性。此外，钌具有良好的界面稳定性，无需扩散阻挡层即可实现工艺集成，并支持基于干法刻蚀的图形化处理，兼容半大马士革工艺及空气隙结构，从而能够有效降低互连结构的电阻和寄生电容。系统阐述了钌在纳米尺度下的量子输运机制、先进沉积技术及集成方案的研究进展，为后铜时代互连技术的发展提供理论支撑与技术路径参考。

  2025年03期 v.31 160-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
  [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 大气压粉末原子层沉积研究进展

  颜光辉;黄高山;陆雪强;左雪芹;糜冬冬;陈国祥;欧阳亦;陈相仲;包志豪;梅永丰;石建军;

  大气压粉末原子层沉积技术是一种在大气压或接近大气压条件下对功能粉末材料表面进行纳米级厚度精确修饰的技术，在能源材料和催化剂材料等领域具有广阔的应用前景。该技术无需真空系统，显著降低了设备成本和维护成本，因此在工业放大生产中展现出明显优势。对粉末原子层沉积的自限制性表面化学反应原理进行介绍，分析该技术需克服的技术难点及其优势与不足，概述原子层沉积的保形性特点，总结大气压下时间和空间原子层沉积反应腔的设计方法及其在高通量粉末处理中的差异，探讨大气压粉末原子层沉积在催化、药物输运、锂电池等领域的应用，并对未来可能的研究方向进行展望。

  2025年03期 v.31 172-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K]
  [下载次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于原子层沉积技术的硼化物生长研究进展

  陈鹏宇;温新涛;胡之琛;奚斌;

  随着半导体技术的不断进步，以氧化硼和氮化硼为代表的硼化物在多个领域展现出广泛的应用前景，引发了深入的研究。其中，氧化硼独特的掺杂特性使其在优化器件性能和提升集成度方面展现出巨大潜力，因此在超浅硅掺杂中得到了广泛应用，并在先进互补金属氧化物半导体（CMOS）技术中受到越来越多的关注。与此同时，氮化硼在半导体铁电存储掺杂领域的重要性也日益显现。综述了基于原子层沉积（ALD）技术生长氧化硼和氮化硼薄膜的最新研究进展，重点介绍了常用的硼前驱体及共前驱体材料。还对基于硼化物制备的相关薄膜器件的性能进行了分析与总结。基于上述研究进展，探讨了原子层沉积硼化物技术未来的发展方向，为半导体行业的研究与开发提供了有价值的参考。

  2025年03期 v.31 189-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 1000K]
  [下载次数：5 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 原子层沉积反应器的数值模拟研究进展

  张杭波;严颖萍;王林林;陈国昊;平慧慧;庄黎伟;

  原子层沉积（Atomic Layer Deposition,ALD）作为一种具有亚纳米精度的薄膜沉积技术，被广泛应用于集成电路、能源以及显示等领域。然而，在实际应用中，ALD仍面临诸多挑战，这些挑战主要源于其反应器内部复杂的流体力学、传质传热及表面反应等造成的多过程、多尺度耦合问题。数值模拟有助于揭示ALD的多物理/化学过程多尺度耦合机理，是深入分析和优化ALD的有力工具。系统综述了ALD反应器模拟研究的进展，对模拟涉及的薄膜材料、操作条件、腔体结构及基底进行了详细分析，探讨了当前ALD数值模拟研究所面临的挑战，并对进一步优化模拟技术的可能途径进行展望。

  2025年03期 v.31 200-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 893K]
  [下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 原子层沉积在光电子器件制备领域的应用进展

  董策;姜宁;王冠然;王佳伟;任舰洋;谢思雨;李野;段羽;

  原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）是一种高精度的薄膜沉积技术，能够在复杂微结构和异质材料界面上实现纳米级厚度的均匀薄膜沉积。随着光电子器件的快速发展，ALD技术在光电材料和电介质薄膜等领域展现了广阔的应用前景，特别是在高性能太阳能电池、发光二极管和光电探测器中，通过精确控制薄膜厚度和成分显著提升了器件的光电转换效率与稳定性。详细综述了ALD技术在光电子器件功能层制备中的应用进展，分析了当前研究中所面临的主要问题，并对ALD技术与光电子器件的未来发展方向进行了展望。

  2025年03期 v.31 213-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K]
  [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

研究论文

• 高稳定性In₂O₃/InGaZnO双层沟道薄膜晶体管

  鞠姗姗;李锦雄;陆磊;张盛东;王新炜;

  提出并构建了一种基于In_2O_3/IGZO双层沟道的薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT）。实验结果表明，该双层结构器件展现出优异的电学性能和稳定性：场效应迁移率高达26.8 cm~2·(V·s)~(-1)，亚阈值摆幅低至90.8 mV·dec~(-1)；在正偏压应力和负偏压应力条件下，阈值电压漂移分别仅为29.6 mV和-89.3 mV。此外，经50 d高湿环境存储后，器件电学特性未出现显著退化。上述卓越性能主要归因于物理气相沉积的IGZO层与原子层沉积的In_2O_3有源层之间形成了高质量界面，同时IGZO层有效阻隔了环境中水汽和氧气对In_2O_3层的侵蚀。所提出的双层沟道技术为开发高性能氧化物薄膜晶体管提供了重要途径，在先进电子器件领域具有广阔的应用前景。

  2025年03期 v.31 231-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K]
  [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

• 基于InCaO_x/HfAlO_x的高性能低压操作FET的构筑及其在逻辑反相器中的应用

  夏渝沣;何刚;

  利用原子层沉积（ALD）工艺制备不同Hf、Al前驱体比例的HfAlO_x栅介质薄膜，并对其化学组分、表面形貌、光学性能及介电性能进行系统表征。结果表明，HfAlO_x薄膜具有较高的光学透过率和表面平整度；随着Al含量的增加，薄膜的介电性能发生显著变化。为制备低压操作FET器件，采用静电纺丝技术制备InCaO_x纳米纤维作为沟道材料，并与ALD沉积的HfAlO_x薄膜集成，构建InCaO_x/HfAlO_x场效应晶体管（FET）。测试结果显示，当Hf、Al前驱体比例为2∶1时，器件表现出最佳性能，场效应迁移率和电流开关比分别达到17.3 cm~2·(V·s）~(-1)和1.2×10~7。基于该高性能FET与电阻串联构建的负载型反相器，在驱动电压仅为3 V的情况下增益高达13.4，且展现出优异的动态电压特性。这些卓越的性能表明，基于InCaO_x/HfAlO_x构筑的FET在微电子领域具有广阔的应用前景。

  2025年03期 v.31 239-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1200K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于DFT的Cu/SiO₂衬底选择性原子层沉积前驱体筛选

  葛毅骜;李博轩;文艳伟;曹坤;单斌;陈蓉;

  选择性原子层沉积技术在纳米级材料制造中具有显著优势，其核心原理是利用前驱体在不同区域表面的反应速率差异实现选择性沉积。针对半导体互联及后道工艺中介电材料的准确定位沉积需求，采用结合微动力学方法的密度泛函理论（DFT），系统揭示前驱体在Cu/SiO_2表面的吸附与分解机制，并耦合原子层沉积（ALD）的反应条件，定量描述了前驱体在两种衬底表面的反应速率与覆盖率。基于两种表面覆盖率的差异，对10种Al/Si源前驱体进行选择性筛选。结果表明，Cu和SiO_2表面的吸附能范围分别为-1.70～-0.62 eV和-0.93～-0.31 eV。大部分前驱体在Cu表面的反应能垒低于在SiO_2表面，而DMAI在SiO_2表面的反应能垒更低。进一步分析表明，DMAI在SiO_2表面与Cu表面.的覆盖率之比为2.63×10~8,TEA和BEMAS在两种表面的覆盖率接近，这3种前驱体均表现出对SiO_2表面的选择性沉积潜力。研究结果为实验前驱体的选择了提供理论指导。

  2025年03期 v.31 247-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 1981K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据