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普羅米修斯助力 Air Liquid 開發(fā)新型 ALD 前驅(qū)體

 更新時間:2021-11-01 點擊量:2241

希臘神話中普羅米修斯竊取天機,為人類帶來火焰與文明。而納米科學家們無疑是我們時代的“普羅米修斯"。原子層沉積技術(shù)(ALD)作為一種精確到原子層面的沉積技術(shù),探尋各種各樣的配方就如同“納米盜火者"一般,將微觀世界的火種帶入現(xiàn)實。

 

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ALD 反應(yīng)依賴于多種前驅(qū)體化學物質(zhì)得到最終產(chǎn)物的一種氣相沉積技術(shù)。由于 ALD 反應(yīng)的自限制特性,前驅(qū)體通常是過量的,從而保證表面的飽和化學吸附,實現(xiàn)均勻包覆。在半導體工藝中,ALD 技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。近年來,隨著粉末 ALD 包覆研究:PALD(Particle ALD)的興起,前驅(qū)體的開發(fā)被賦予了更高的使命與要求。開發(fā)新型 ALD 前驅(qū)體,將是“納米盜火者"們不竭的使命。

 

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開發(fā)各類前驅(qū)體是進行 ALD 反應(yīng)的關(guān)鍵

 

對于粉末樣品,由于比表面積的增大,消耗的前驅(qū)體量也呈幾何數(shù)量級增長。這意味著,相同質(zhì)量下,粉末樣品需要更多的前驅(qū)體進行 ALD 反應(yīng)。而粉末的粒徑越小,其比表面積越大。相同質(zhì)量的平面器件其表面積與 1mm 直徑粉末相差 10 倍以上,而與 10µm 粉末比表面差異更接近 16000 倍,相當于一張課桌與標準足球場面積的差別。

 

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粉末 ALD 需要覆蓋的表面積遠遠高于平面器件

 

高比表面積的粉末樣品不僅對前驅(qū)體的用量提出更高的要求,前驅(qū)體的存儲以及輸送方式同樣重要。對于半導體行業(yè)而言,公斤級的前驅(qū)體儲存瓶即可滿足連續(xù)的生產(chǎn)要求。但粉末 ALD 包覆,尤其是鋰電,金屬等粉末樣品,每年的處理量可達到噸級甚至百噸級,因此前驅(qū)體的供應(yīng)需要使用更大的儲存系統(tǒng)。

 

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粉末 ALD 對前驅(qū)體供應(yīng)要求的范式轉(zhuǎn)變

 

此外,并不是所有平面半導體工藝配方都可以被移植到粉末工藝中,而對于復雜的粉末包覆需求,大量使用現(xiàn)有的前驅(qū)體將推高使用成本。開發(fā)質(zhì)量更高,成本更低的批量前驅(qū)體制備技術(shù)將是大規(guī)模應(yīng)用 PALD 技術(shù)的必然選擇。

 

目前,能提供大批量前驅(qū)體的企業(yè)qu指可數(shù),而法國液化空氣集團 Air Liquid 便是其中的之一。多年來,Air Liquid 已為眾多行業(yè)的客戶提供服務(wù),更是全球zui大的工業(yè)氣體供應(yīng)商。為了開發(fā)新一代氣相前驅(qū)體,Air Liquid 在全球設(shè)立 ALOHA 制造中心,已經(jīng)成功為半導體 45nm 以下 ALD 工藝提供從克級到噸級的前驅(qū)體產(chǎn)品。

 

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Air Liquid 的高介電常數(shù)鋯基前驅(qū)體產(chǎn)品

 

前驅(qū)體的開發(fā)離不開 ALD 設(shè)備的支持與驗證,尤其是對于粉末樣品,好的研究工具是驗證配方可行性的重要平臺。Forge Nano 是全球wei可提供工業(yè)級 PALD 技術(shù)設(shè)備服務(wù)的企業(yè)。旗下的 P 系列 Prometheus 流化床粉末包覆系統(tǒng)可提供單次最高公斤級的粉末樣品處理量,是理想的 PALD 研發(fā)工具。Air Liquid 作為 Forge Nano 的投資者與合作伙伴,在日本分公司的東京創(chuàng)新園區(qū)使用 Prometheus ™ 研發(fā)系統(tǒng)來驗證用于  PALD 的 ALD 前驅(qū)體開發(fā)。

 

P 系列 Prometheus 的特點:

 

· 單批次 1mL – 600ml (~1kg) 粉末
· 專li的流化技術(shù)可實現(xiàn)均勻的流化和沉積
· 最高 8 通道 ALD 前驅(qū)體通道
· 可更換的反應(yīng)器腔室,確保不同批量粉末的精準包覆
· 敏感粉末的惰性隔離和處理能力

 

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P 系列流化床粉末 ALD 包覆系統(tǒng)

 

“Forge Nano 將 Air Liquide 視為各個成熟市場的關(guān)鍵戰(zhàn)略投資者和合作伙伴。我們很高興為他們提供研究系統(tǒng),以加速 PALD 技術(shù)在日本和全球新應(yīng)用的采用。一旦 Air Liquid 驗證成功,我們將為終端客戶提供工藝生產(chǎn)規(guī)模的 PALD 設(shè)備。"—— Forge Nano 產(chǎn)品管理總監(jiān) Daniel Higgs 博士

 

“Forge Nano 是 PALD 工藝開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的ling導者。作為 ALD 前驅(qū)體“設(shè)計者"和供應(yīng)商,我們很高興安裝 Prometheus PALD 系統(tǒng)來支持我們的 ALD 前驅(qū)體開發(fā),為我們的全球客戶和合作伙伴提供服務(wù)。"—— Air Liquid 先進材料新興市場全球總監(jiān) Nicolas Blasco

 

關(guān)于 Forge Nano

 

Forge Nano 是 PALD 技術(shù)供應(yīng)商,可提供從毫克到千噸級的粉末包覆“端到端"解決方案。目前已經(jīng)接收包括大眾,LG 化學,三井金屬等企業(yè)的投資,開展鋰電電極材料以及金屬材料粉末 ALD 包覆的應(yīng)用開發(fā)。

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關(guān)于 Air Liquid

 

Air Liquid 是工業(yè)和健康領(lǐng)域氣體、技術(shù)和服務(wù)的全球ling導者,其業(yè)務(wù)遍及 78 個國家/地區(qū),擁有約 64,500 名員工,為超過 380 萬客戶提供服務(wù)。Air Liquid 的先進材料正在改變電子和技術(shù)科學。通過原子級工程進行創(chuàng)新,為世界的生活、工作方式開辟無數(shù)新的可能。旗下的 ALOHA™ 和 Voltaix® 產(chǎn)品對于制造大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)所需的計算機芯片至關(guān)重要。

 

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