原子層堆積法（ALD）は、薄膜を1原子層ずつ成長させるのに使われる高度な技術である。
ALDの一例として、トリメチルアルミニウム（TMA）と水蒸気（H2O）を用いて基板上に酸化アルミニウム（Al2O3）を成長させる方法がある。
このプロセスでは、気相前駆物質と活性表面種との間の逐次的で自己限定的な化学反応が行われる。
これにより、原子層スケールで均一かつコンフォーマルな膜成長が実現する。
ALDを理解するための4つの主要ステップ
1.前駆体の導入と表面反応
典型的なALDサイクルでは、最初の前駆体であるトリメチルアルミニウム（TMA）が、基板が置かれた反応チャンバー内にパルス状に注入される。
TMA分子は基板表面の活性部位と反応し、アルミニウム原子の単分子膜を形成する。
この反応は自己限定的であり、すべての活性部位が占有されると、それ以上の反応は起こらず、正確で均一な層が保証される。
2.パージ・ステップ
TMAパルスの後、余分なTMAと副生成物をチャンバーから除去するパージ・ステップが続く。
このステップは、不要な反応を防ぎ、成長膜の純度と完全性を維持するために極めて重要である。
3.第二前駆体の導入
次に、第二の前駆物質である水蒸気（H2O）をチャンバー内に導入する。
水分子は先に形成されたアルミニウム単分子膜と反応し、アルミニウムを酸化して酸化アルミニウム（Al2O3）を形成する。
この反応も自己限定的で、露出したアルミニウムのみが酸化される。
4.第二パージステップ
最初のパージと同様に、このステップでは未反応の水蒸気と反応副生成物をチャンバーから除去し、次のサイクルに備えます。
5.サイクルの繰り返し
前駆体のパルス注入とパージのサイクルを繰り返し、目的の酸化アルミニウム膜厚を作り上げる。
各サイクルは通常、0.04nmから0.10nmの厚さの層を追加するため、膜の最終的な厚さを正確に制御することができる。
このALDプロセスは再現性が高く、高アスペクト比の構造でも非常にコンフォーマルな膜を作ることができる。
薄い高誘電率ゲート絶縁膜の開発など、半導体産業での用途に最適です。
膜厚を原子レベルで制御し、優れたステップカバレッジを達成する能力により、ALDはマイクロエレクトロニクス・アプリケーションにおいて価値ある技術となっている。
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