ALD (原子层沉积) 系统专用高纯超高浓度臭氧源解决方案

ALD (原子层沉积) 系统专用高纯超高浓度臭氧源解决方案

在半导体芯片制造、微电子器件开发、新型二维材料以及新能源薄膜电池等前沿研究中，原子层沉积技术（ALD）凭借其优异的阶梯覆盖率和纳米级膜厚控制能力，成为了制备高质量高介电常数（High-k）金属氧化物薄膜（如 Al2O3, HfO2, TiO2, ZrO2）的核心工艺。然而，传统的氧化前驱体（如 H2O）存在脱附困难、反应温度窗口窄等缺陷。越来越多的前沿实验室开始引入高纯高浓度臭氧（O3）作为强氧化剂。针对 ALD 工艺对工艺气体“零金属污染、无化学杂质、流速极其精密”的苛刻要求，北京同林科技特别推出实验室 ALD 系统专用高纯超高浓度臭氧源系统，助力科研人员攻克薄膜生长中的氧化难题。

一、 ALD 工艺对臭氧源的苛刻要求与同林解决方案

普通工业或水处理臭氧发生器绝对无法直接用于 ALD 系统。同林科技专为半导体级别实验进行了多项革新设计：

1. 超高纯石英放电结构 —— 杜绝金属离子污染

科研痛点：普通臭氧机采用金属（如不锈钢）作为电极介质，在高频高压放电时会产生微量金属微粒，进入 ALD 反应腔后会导致薄膜漏电流增大、器件失效。

同林方案：采用双介质高纯石英放电管，臭氧生成全过程只接触石英与特氟龙材质，从源头上保证臭氧气体的“电子级”纯净度。

2. 氧气源纯净放电 —— 无氮氧化物（NOx）副产物

科研痛点：若气源纯度不足或设备工艺不过关，放电时容易产生氮氧化物副产物。这些杂质会作为掺杂剂进入薄膜晶格，形成缺陷中心，破坏界面电学性能。

同林方案：全系统严格匹配高纯氧气（ 99.999%）输入，无任何氮气添加，确保输出的只有纯净的 O3 与 O2 混合气体。

3. 超高浓度输出（150-200mg/L） —— 提高前驱体饱和反应效率

科研痛点：ALD 工艺属于自限制表面反应。如果臭氧浓度不够，在短暂的脉冲充气周期内无法实现表面活性位点的完全氧化，导致薄膜生长速率（GPC）不稳定。

同林方案：系统提供恒定大功率放电，出气臭氧质量浓度高达 150-250 mg/L（约占体积比 10-15%），大幅缩短 ALD 脉冲饱和时间，提高成膜质量。

4. 完美对接微量气体流量控制系统 (MFC)

科研痛点：ALD 脉冲进气量极小（常为 sccm 级别），且反应腔处于高真空环境，常规减压阀无法做到高精度控制。

同林方案：系统集成抗臭氧腐蚀的质量流量控制器（MFC）与精密气体背压阀，支持低至 1-100 sccm 的微量进气精密调节，完美匹配国外（如 Cambridge NanoTech, Picosun, Oxford）及国内主流 ALD 设备的控制系统。

二、 核心应用场景与成膜优化

High-k 介电薄膜生长：利用高纯臭氧作为氧化剂，在相对较低的温度（如 <150℃C）下沉积高质量的氧化铝（Al2O3）和氧化铪（HfO2）薄膜，保护不耐高温的衬底材料。

二维材料表面活化：在石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）表面通过微量臭氧脉冲引入羟基（-OH）官能团，解决二维材料表面惰性、不易沉积薄膜的难题。

金属栅极功函数调节：通过超高浓度臭氧对薄膜界面进行精密氧化调控，优化半导体器件的功函数。

三、 技术选型与一体化安全配套

北京同林科技为 ALD 实验室提供模块化/一体化两种配置方案：

高纯臭氧发生器主体：配备触摸屏控制，具备过流、过热、气源不足等多重安全报警。

电子级气路集成面板：含 VCR / 双卡套不锈钢精密管路、微量 MFC、背压表、高真空隔离阀。

高纯度臭氧在线检测仪：实时监测输送至 ALD 系统前的臭氧浓度，确保实验数据的可重复性。

超低阻力臭氧尾气消除器：ALD 系统抽真空排出的尾气中含有残留臭氧，同林专用破坏器能在高真空低阻力条件下，将尾气催化分解为氧气。