原子层沉积（ALD）技术凭借其独特的表面自限性生长原理，优异的共形性、大面积的均匀性，可适用于复杂三维表面沉积以及深孔洞均匀填隙生长等特点，受到半导体行业的青睐。

虽然与CVD相比，ALD存在产出低、成本高的缺点，然而ALD技术对高深宽比沟槽孔洞保形性填充的能力强，提供了对组成、厚度精确到原子层尺度的稳定控制，特别是对界面、掺杂和台阶覆盖率的调控是新一代半导体工艺迫切需要的。从高介电常数材料的生长及其表现出的优越性能方面考虑，ALD是比磁控溅射、脉冲激光沉积、溶胶凝胶、CVD等更适合的技术。

2022年，尖端半导体企业已计划投入生产3纳米工艺，竞争的高度已达到2nm；2025年后，晶体管微缩化进入埃米尺度，ALD高k栅介质和金属栅材料的应用，预计可延长摩尔定律至少10年，此外新的器件结构和新沟道材料的引入，使得场效应晶体管器件继续沿用成为可能。而ALD在制备这些新型器件中，扮演了不可或缺的角色。

• ALD基于自限和配体交换的表面反应，实现了纳米级介电材料、金属材料和半导体材料的低温生长。在ALD生长的半导体薄膜中，金属氧化物（ZnO、TiO2、Ga2O3、SnO2、In2O3、NiO等）、氮化物（GaN、AlN、InN等）、硫化物（ZnS、CuxS、SnS等）被广泛研究，硒化物、碲化物和砷化物等相对较少。

   

  下述为表格汇总参考[1]

   

  

• 为满足集成电路的高性能和多功能性的要求，互补式金属氧化物半导体(CMOS)尺寸不断被缩小，然而在极小的CMOS器件中，短通道效应和栅漏电流的增加限制了高性能器件的发展。

2022年Minhyuk Kim等报道[2]，ALD制备TaN作MOS器件栅电极，Al、W作盖帽层，结果显示Al/10nm TaN的有效功函数（EWF）达到4.63eV，性能提升4%，W/10nm TaN的EWF达到4.94eV，提升2.92%。

2020年Se-Na Choi等人[3]制备ITO/HfO2 /TiN/SiO2 /Si（MFMIS）结构场效应晶体管（FET），其中金属底电极及铁电层分别采用ALD制备50 nm TiN和9 nm HfO2。

[1] Shi-Jin Ding et al Chem. Mater. 2020, 32, 1343−1357

[2] Minhyuk Kim et al 2022 Applied Surface Science 152118

[3] Se-Na Choi et al 2021 Nanotechnology 32 085709