Atomic Layer Deposition

Anwendungsbereiche der ALD-Technologie

Da die Prozess-Temperatur bei der ALD-Abscheidung im Vergleich zu herkömmlichen CVD-Verfahren niedrig ist, können ALD-Schichten insbesondere auf Substraten mit integrierten Schaltungen, d. h. auf CMOS-Wafern, abgeschieden werden. Somit kann die ALD-Technologie für unterschiedliche MEMS, NEMS oder CMOS-bezogene Anwendungen eingesetzt werden, wie z. B.:

• Kostengünstige 3D-NEMS-Technologien zur Erzeugung freistehender Nanostrukturen auf CMOS-Oberflächen mit höchster Reproduzierbarkeit sind durch das Fraunhofer IMS entwickelt und patentiert worden.
• Medienresistente Schichten für Sensor-Applikationen wie z. B. Drucksensoren oder zur Verkapselung medizinischer Implantate. Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Tantalpentoxid (Ta₂O₅) stehen als ALD-Passivierung zur Verfügung. Auf Wunsch können weitere ALD-Materialien am Fraunhofer IMS implementiert werden.
• Elektrische oder optische Abschirmungen können durch metallische Schichten wie Ruthenium (Ru) hergestellt werden. Darüber hinaus können ALD-Schichten als transparente leitfähige Elektrodenschichten z. B. für optische Sensoren oder Solarzellenanwendungen eingesetzt werden.
• Aufgrund der hohen Konformität des ALD-Prozesses können Dielektrika ideal als Isolation in Trench-Kondensatoren verwendet werden. Für Trench-Kondensatoren stehen High- und Medium-k-Dielektrika zur Verfügung. Das Fraunhofer IMS hat Erfahrung in der Entwicklung von Trench-Kondensatoren für Hochtemperatur-Anwendungen (mehr als 250 °C) auf Basis von ALD-Schichten.

Die ALD-Technologie bietet die Möglichkeit, freistehende 3D-MEMS- oder NEMS-Strukturen mit Wanddicken im Nanometer-Bereich auf CMOS-Oberflächen zu realisieren. Die Kombination verschiedener ALD-Materialien ermöglicht die exakte Einstellung der physikalischen und chemischen Parameter der freistehenden Struktur. Aufgrund der nanoskaligen Wanddicke und einer geringen mechanischen sowie thermischen Masse eignen sich die 3D-Strukturen ideal für fortschrittliche Sensoranwendungen in der Gas- oder Biosensorik. Des Weiteren werden am Fraunhofer IMS Nanowire, ultradünne Membranen und Cantilever mit Hilfe der ALD-Technologie hergestellt.

Sonderlösungen für beliebig geformte Bauelemente, wie z. B. verpackte Sensoren oder Beschichtungen mit Sondermaterialien, können auf Anfrage realisiert werden.

Verfügbare ALD-Prozesse

ALD Vorteile auf einem Blick

• Sehr hohe Konformität der abgeschiedenen Schichten. Die sehr gute Seitenwandbedeckung von ALD-Schichten in Kavitäten mit hohem Aspekt Verhältnis ermöglicht Anwendungen im Bereich von 3D-Technologien.
• Präzise Schichtdicken durch Monolayer-Wachstum.
• Die abgeschiedenen Schichten sind von hoher Qualität und nahezu frei von Pinholes.
• Eine wachsende Materialvielfalt steht zur Verfügung: Metalle, Isolatoren, High-k Dielektrika, funktionale Materialien für Sensoren (z. B. Metalloxide), optische Materialien sowie transparente leitfähige Oxide werden durch das Fraunhofer IMS bereitgestellt.