等离子增强原子层沉积系统

设备规格

衬底尺寸：标准尺寸：200mm Dia (8 inch）（可定制)

工艺温度：温度范围：RT~500°C （可定制）
前驱体路数：最大支持6路前驱体气路（可定制)，包含固、液态前驱体源瓶

加热系统：可加热温度范围：RT~150℃

反应物路数：支持2路反应物气路（可定制）
载气：标准：N₂, MFC 流量控制（可定制）

等离子体系统：支持4路等离子体气体（可定制）

射频功率：0~1000W
压力监测：双薄膜规组合（耐腐蚀)，0.005Torr - 1000Torr
本底真空度：<5x10^-3 Torr
真空系统：标准油泵

控制系统：19寸显示器，支持触控工业级嵌入式工控机，高可靠性，支持扩展
操作系统：Win7 操作系统，工业级可编程逻辑控制器，支持现场总线与实时多任务处理操作

高温加热模块：独立的源瓶加热模块，可支持RT~200℃

工艺

可沉积薄膜种类和应用场景包括：

• High-K介电材料 (Al₂O₃, H₂O, ZrO₂, PrA1Q, Ta₂O₅, La₂O₃);
• 金属互联结构 (Cu, WN, TaN, Ru, In);
• 催化材料 (Pt, Ir, Co, TiO₂):
• 生物医学涂层 (TiN, ZrN, TiAIN, AlTIN);
•金属(Ru, Pd, Ir Pt, Rh, Co, Cu, Fe, Ni;
• 压电层 (ZnO, AIN, ZnS);
• 透明电学导体 (ZnO:Al, ITO);
• 光子晶体(ZnO, TiO₂, Ta₃N₅);等

机架

•框架采用进口铝材搭建，重量轻、承载能力强，散热性好

•外壳采用碳钢烤漆及圆角处理，轻便美观，拆卸方便，符合人体工学

•显示屏360度自由旋转，可调视距、视角、自由悬停

控制系统

• 控制系统采用 PLC+工控机+19 寸触摸屏方式实现，系统通过高速以太网进行通讯。

• 采用 PLC 对设备进行实时控制，同时实现基于Windows7 操作系统的人机界面互动，支持历史数据、工艺配方、报警及日志的储存和导入导出的功能

• 设备支持“一键沉积”功能，点击运行按键即可自动完成真空抽取、升温、材料沉积、降温等一系列步骤。实现单一或多层材料的沉积；提供独立的手动操作页面，支持手动开关阀门的操作，人机交互同时支持鼠标、键盘和触摸的输入方式

• 设备运行软件提供用户权限管理功能，可根据用户级别设定使用权限，防止误操作，保证设备和人身安全

• 设备运行软件提供逻辑互锁功能，防止用户误操作，并弹出信息对话框进行提示

• 设备运行软件集成安全及参数配置、IO互锁列表信息功能

真空系统

· 真空测量采用双真空压力计组合方式，工艺数据更真实，更迅速，更精确，为工艺人员提供井真的数据采集来源，为工艺的可重复性提供了可靠的保障

应用领域

1.纳米材料：ALD 技术沉积参数高度可控，可在各种尺寸的复杂三维微纳结构基底上，实现原子级精度的薄膜形成和生长，可制备出高均匀性、高精度、高保形的纳米级薄膜。ALD具有高致密性以及高纵宽比结构均匀性，为MEMS机械耐磨损层、抗腐蚀层、介电层、憎水涂层、生物相容性涂层、刻蚀掩膜层等提供优质解决方案。ALD技术沉积参数高度可控，可通过精准控制循环数来控制MTJ所需达到的各项参数，是适用于MTJ制造的最佳工艺方案之一。ALD技术可通过表面修饰，改善纳米孔的生物相容性，同时提升抗菌抑菌和促进细胞合成。

2.太阳能电池：ALD基材料在c-Si太阳能电池中的应用始于Al₂O₃，Al₂O₃是一种非常有效的表面钝化层，被发现可以显着提高c-Si太阳能电池的效率并应用于大规模产业化中。此后的研究中，ALD的应用研究从表面钝化层扩展到载流子传输材料[8]。

3.催化：ALD技术很容易地控制纳米颗粒的大小、孔隙结构、含量和分散，有效设计出核壳结构、氧化物/金属倒载结构、氧化物限域结构、具有多金属管套结构和多层结构，且独特的自限制特性可实现催化材料在高比表面材料上的均匀和可控沉积，实现一步步和“自底向上”的方式在原子层面上构建复杂结构的异质催化剂材料而得到广泛研究。利用ALD技术具有饱和自限制的表面反应特性，有效抑制金属有机化合物、配体的空间位置效应，天然的将金属中心原子互相隔离开，抑制金属原子聚集，合成单原子催化剂。利用ALD技术有效调控金属与载体间的相互作用的特性，可获得单金属催化剂，如Ru、Pt、Pd等贵金属。利用ALD技术能调控两种金属元素生长顺序、循环周期数的特性来精准得到双金属纳米催化剂，合成原子级精准的超细金属团簇，如PtPd、PtRu、PdRu等双金属纳米颗粒。利用ALD技术制备金属氧化物，不仅可以制备性能更加优良的多相催化剂，而且可以对负载型催化剂进行改性，达到修饰、保护催化剂的目的。

4.锂电池：ALD在锂离子电池中的应用特点：（1）电极材料的制备和改性；（2）阴极材料上的保护镀膜；（3）阳极材料上的人造固体电解质相间（SEI）；（4）锂金属阳极钝化和防止枝晶生长；（5）ALD作用的固态电解质（SSE）；（6）隔离膜上的保护涂层

原速科技ALD技术在锂电池领域的应用主要有以下几个方面：

a、锂电池PP/PE隔膜包覆，改善隔膜的浸润性，耐压性，热收缩性能

b、锂电池正极包覆，改善电池的倍率性能，循环性能等

c、锂电池负极包覆，改善电池的倍率性能，循环性能以及安全性能

5.光学镀膜：ALD薄膜以饱和吸附的layer-by-layer生长模式，可在结构复杂的几何表面，如大曲面及高纵深比深孔结构，大面积形成高均匀性薄膜，且膜层相较于PVD膜更为致密，在界面处的结合力更强，更适用于未来工业界先进精密光学器件的制造。

6.生物医疗：ALD可以通过低温沉积形成非常致密的保护膜，由于是纳米级别的膜厚其本身对医疗设备也不会造成影响，沉积ALD涂层后可以大幅度增加植入设备的寿命以及安全性，也有可能有效的减少更换手术的频率；同时ALD有多种材料都具有生物相容性，这种涂层对人体组织是没有任何细胞毒性的，这使得在再生医学领域中，用于对细胞构建生物相容性底物的制备时，ALD沉积表面涂层能满足对新型生物相容性材料的需求；在药物方面，ALD涂层可以有效的保护颗粒不受周围空气和水分的影响，从而大幅度的延长药物的保质期。

7.OLED：几十纳米厚度的ALD封装膜甚至可媲美传统OLED封装技术的阻隔效果，同时具有良好的透光率、热导率、机械强度、耐腐蚀性及与基底的粘结性等性质；ALD封装薄膜因其纳米级的膜厚，可以实现很大程度上的弯曲并保持封装效果不变，这一特性可完美兼容柔性OLED器件封装，真正做到显示屏的可折叠、卷曲；ALD薄膜优异的保型性使其在一些复杂形貌和三维纳米结构的LED表面实现出色的钝化保护层，有效地起到阻隔水氧的作用，提高性能；用ALD在LED表面沉积钝化膜还可以很好地修补被等离子刻蚀造成的破坏性表面，可有效降低漏电流，显著提高LED效率。

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