原子層沉積（ALD）是一種在半導(dǎo)體制造中使用的關(guān)鍵工具，尤其在目前的節(jié)點(diǎn)上用于晶體管和互連制造。盡管過去ALD被認(rèn)為速度太慢而不實(shí)用，但隨著對(duì)精確成分和厚度控制的需求不斷提高，ALD的價(jià)值得到了肯定，因此在制造過程中花費(fèi)額外時(shí)間進(jìn)行ALD沉積是值得的。

ALD是化學(xué)氣相沉積的一種變體，最初被廣泛引入半導(dǎo)體行業(yè)用于制造高介電常數(shù)柵極電介質(zhì)的氧化鉿。與化學(xué)氣相沉積（CVD）類似，ALD也是一種保形工藝，沉積發(fā)生在所有暴露于前體氣體的表面上。然而，在ALD中，反應(yīng)是自限性的。

ALD的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)在于其逐層的性質(zhì)。一次只沉積一層使制造商能夠非常精確地控制薄膜的厚度。通過以不同比例使用不同的前體氣體，可以調(diào)整薄膜的成分。然而，重復(fù)的前體/吹掃氣體循環(huán)需要很多時(shí)間。為了提高吞吐量，可以進(jìn)行一些流程調(diào)整，例如使用大型熔爐一次處理多個(gè)晶圓或使用等離子體活化加速成膜。然而，ALD薄膜的最大實(shí)用厚度通常受到限制，而隨著晶體管的縮小和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的需求增加，ALD的機(jī)會(huì)也在不斷增加。

ALD在半導(dǎo)體制造中的成功應(yīng)用之一是氧化鉿（HfO2）。HfO2的前體HfCl4和水是化學(xué)上簡單的小分子，其副產(chǎn)物易于揮發(fā)和去除。然而，許多其他材料的ALD過程可能更為復(fù)雜，例如二氧化硅常使用氨基硅烷前體，而金屬氮化物通常需要復(fù)雜的金屬有機(jī)前體氣體。選擇性沉積過程中，通過添加配體到前體分子中可以改變其蒸氣壓或反應(yīng)性，或者促進(jìn)與基材的粘附，從而提高生長表面和非生長表面之間的選擇性。然而，較大的分子可能難以滲透到較小的特征中，副產(chǎn)物的去除也可能存在困難。

此外，原子層蝕刻（ALE）可以用于去除不需要的材料。ALE的操作步驟與ALD類似，通過一系列的循環(huán)實(shí)現(xiàn)。周期的前半部分與現(xiàn)有表面發(fā)生反應(yīng)，削弱與底層進(jìn)行交互，然后通過惰性吹掃氣體清除副產(chǎn)物。周期的后半部分是一個(gè)選擇性的吸附步驟，其中前體分子與已被削弱的表面反應(yīng)并形成揮發(fā)性產(chǎn)物，從而將不需要的材料逐層去除。