后续小编内容主要关于原子层沉积镀膜技术（ALD）

本文投稿来自一位苏州读者，主要讲述原子层沉积镀膜的原理，在光学和半导体行业的应用，非常感谢读者的分享。

文章开篇，我想放两张对比图，来让大家最直接的认识到原子层沉积的优点。

PVDVSCVDVSALD

从上表中我们可以知道

ALD有一个比较优秀的特点，就是ald可以对3d结构进行均匀的镀膜，这是pvd和cvd无法达到的。因此他在半导体和 复杂的结构上镀膜具有卓越的优势,比如tsv,tgv,mems传感器等

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原子层沉积技术详解

原子层沉积（ALD）是一种基于连续使用气相化学过程的薄膜沉积技术;它是化学气相沉积的一个子类。大多数原子层沉积反应使用两种称为前体（也称为“反应物”）的化学物质。这些前驱体以连续的、自限性的方式一次与材料表面发生反应。通过反复暴露于不同的前体，薄膜缓慢沉积。原子层沉积是制造半导体器件的关键工艺，也是合成纳米材料的工具集的一部分。

在原子层沉积过程中，通过将薄膜表面暴露于交替的气态物质（通常称为前体或反应物）在基板上生长薄膜。与化学气相沉积相反，前驱体永远不会同时存在于反应器中，而是以一系列连续的、不重叠的脉冲形式插入。在每个脉冲中，前体分子以自限性方式与表面发生反应，因此一旦表面上的所有可用位点被消耗，反应就会终止。因此，单次暴露于所有前驱体后沉积在表面上的最大材料量（所谓的原子层沉积循环）取决于前驱体-表面相互作用的性质。 ^[1] [2] 通过改变循环次数，可以在任意复杂和大型基材上均匀、高精度地生长材料。

原子层沉积是一种沉积方法，具有生产非常薄的保形薄膜的巨大潜力，可以在原子水平上控制薄膜的厚度和成分。最近兴趣的一个主要驱动力是原子层沉积（ALD）根据摩尔定律缩小微电子设备的前景。原子层沉积是一个活跃的研究领域，在科学文献中发表了数百种不同的过程， ^{[1] [2] [4]} 尽管其中一些表现出与理想原子层沉积过程不同的行为。 ^[4] 目前有几篇综合综述论文总结了已发表的ALD过程，包括Puurunen、Miikkulainen等人、 ^[5] [4] Knoops等人 ^[6] 和Mackus&Schneider等人的工作。 ^[7] 此外，还可在线 ^[3] 获得社区驱动的原子层沉积过程交互式数据库，该数据库以带注释的元素周期表的形式生成最新概述。

原子层沉积的姊妹技术，分子层沉积（MLD），使用有机前体沉积聚合物。通过结合 ALD/MLD 技术，可以为许多应用制造高度保形和纯的混合薄膜。

与原子层沉积相关的另一项技术是顺序渗透合成（SIS），它使用交替的前驱体蒸汽暴露来渗透和改性聚合物。SIS 也称为气相渗透 （VPI） 和顺序蒸汽渗透 （SVI）。

历史

在 1960 年代，斯坦尼斯拉夫·科尔佐夫 （Stanislav Koltsov） 与瓦伦丁·阿列斯科夫斯基 （Valentin Aleskovsky） 及其同事一起在苏联列宁格勒技术学院 （LTI） 实验性地开发了 ALD 的原理。 ^[8] 目的是在实验上建立在阿列斯科夫斯基在他 1952 年的适应训练论文中创造的“框架假说”的理论考虑之上。 ^[8] 实验从金属氯化物和水与多孔二氧化硅的反应开始，很快扩展到其他基板材料和平面薄膜。 ^[8] 1965年，阿列斯科夫斯基和科尔佐夫共同提出了这项新技术的名称“分子分层”。 ^[8] 1971年，科尔佐夫的博士论文（“教授论文”）总结了分子分层的原理。 ^[8] 分子分层的研究活动涵盖了广泛的范围，从基础化学研究到多孔催化剂、吸附剂和填料的应用研究，再到微电子学等。 ^[8] [9]

^{1974 年，当芬兰 Instrumentarium Oy 开始开发薄膜电致发光显示器 （TFEL） 时，Tuomo Suntola 设计了 ALD 作为一种先进的薄膜技术。 [10] [11] Suntola 根据希腊语中“外延”的意思“排列”将其命名为原子层外延 （ALE）。 [10] [11] 第一个实验是用元素Zn和S来生长ZnS.ALE [10] [11] 作为薄膜生长的手段，在20多个国家获得了国际专利。 [10] 当Suntola及其同事从高真空反应器切换到惰性气体反应器时，出现了突破性进展，从而能够使用金属氯化物、硫化氢和水蒸气等化合物反应物来执行ALE工艺。 [10] [12] 该技术在1980年的SID会议上首次披露。 [10] 展示的TFEL显示器原型由两个氧化铝介电层之间的ZnS层组成，所有器件均采用ALE工艺制成，使用ZnCl + H S和AlCl _2 3 + H _2 2 O作为反应物。1983年，在赫尔辛基万塔机场安装了飞行信息板，这是ALE-EL显示器的第一个大规模概念验证。 [10] TFEL 平板显示器的生产始于 1980 年代中期，由 Lohja Oy 在 Olarinluoma 工厂生产。 [10] ALE的学术研究始于1970年代的坦佩雷理工大学（Suntola在那里讲授电子物理学），1980年代在赫尔辛基理工大学开始。 [10] 直到 1990 年代，TFEL 显示器制造仍然是 ALE 的唯一工业应用。1987年，Suntola在芬兰国家石油公司Neste Oy为此成立了Microchemistry Ltd.，开始开发用于光伏器件和非均相催化剂等新应用的ALE技术。在1990年代，ALE在微化学领域的开发主要针对半导体应用和适用于硅晶圆加工的ALE反应器。1999 年，Microchemistry Ltd. 和 ALD 技术被出售给半导体制造设备的主要供应商荷兰 ASM International，Microchemistry Ltd. 成为 ASM Microchemistry Oy 作为 ASM 的芬兰子公司。Microchemistry Ltd/ASM Microchemistry Ltd 是 1990 年代唯一一家商用 ALD 反应器制造商。在 2000 年代初期，芬兰 ALD 反应器的专业知识引发了两家新制造商 Beneq Oy 和 Picosun Oy，后者由 Suntola 自 1975 年以来的亲密同事 Sven Lindfors 创立。随着反应堆制造商数量的迅速增加，半导体应用成为原子层沉积技术的工业突破口，原子层沉积成为延续摩尔定律的使能技术。 [10] 2004 年，Tuomo Suntola 因开发用于半导体应用 [10] 的 ALD 技术而获得欧洲 SEMI 奖，并于 2018 年获得千禧年技术奖。 [13]}

^{1990 年，ML 和 ALE 的开发人员在芬兰埃斯波举行的第一届原子层外延国际会议“ALE-1”上会面。 [10] [8] 在2005年的一篇科学ALD评论文章中 [2] ，以及后来的VPHA相关出版物中，都试图揭示分子分层工作的程度。 [14] [8] [15]}

^{“原子层沉积”这个名称显然是Markku Leskelä（赫尔辛基大学教授）在芬兰埃斯波举行的ALE-1会议上首次以书面形式提出，作为ALE的替代品，类似于CVD。大约十年后，随着美国真空学会（American Vacuum Society）关于原子层沉积（ALD）的国际会议系列的开始，这个名字才得到普遍接受。 [16]}

^{2000 年，Micron Technology 的 Gurtej Singh Sandhu 和 Trung T. Doan 开始开发用于 DRAM 存储设备的原子层沉积高 κ 薄膜。这有助于推动半导体存储器的经济高效实施，从 90 纳米节点 DRAM 开始。 [17] [18] 英特尔公司报告称，使用原子层沉积为其 45 nm CMOS 技术沉积高 κ 栅极电介质。 [19]}

^{原子层沉积（ALD）是在两个独立的发现中开发的，分别是原子层外延（ALE，芬兰）和分子分层（ML，苏联）。 [14] 为了澄清早期历史，2013 年夏季成立了 ALD 历史虚拟项目 （VPHA）。 [20] 它导致了几篇出版物，以ALE和ML的名义回顾了ALD的历史发展。 [14] [10] [8] [15]}

^{2010 年，阿贡国家实验室的研究人员首次报道的顺序渗透合成 （SIS） 被添加到 ALD 衍生技术家族中。}

表面反应机理

在原型原子层沉积工艺中，底物以连续、不重叠的方式暴露于两种反应物 A 和 B。与化学气相沉积（CVD）等其他技术相比，薄膜生长以稳态方式进行，而在原子层沉积（ALD）中，每种反应物都以自限性方式与表面反应：反应物分子只能与表面上有限数量的反应位点反应。一旦所有这些位点在反应器中被消耗殆尽，生长就会停止。剩余的反应物分子被冲走，然后才将反应物B插入反应器中。通过A和B的交替曝光，沉积了薄膜。这个过程如附图所示。因此，在描述原子层沉积过程时，既指每种前驱体的剂量时间（表面暴露于前驱体的时间）又指吹扫时间（前驱体排空腔室的剂量间隔时间）。二元原子层沉积过程的剂量-清除-剂量-清除序列构成原子层沉积循环。此外，ALD过程不是使用增长率的概念，而是根据其每个周期的增长来描述。 ^[21]

在ALD中，每个反应步骤必须留出足够的时间，才能达到完全的吸附密度。当这种情况发生时，该过程已达到饱和。这个时间将取决于两个关键因素：前驱体压力和粘连概率。 ^[22] 因此，单位表面积的吸附速率可以表示为：

其中 R 是吸附速率，S 是粘附概率，F 是入射摩尔通量。 ^[23] 然而，原子层沉积的一个关键特征是 S 会随着时间的推移而变化，随着更多的分子与表面发生反应，这种粘附概率将变小，直到达到饱和度后达到零值。

反应机理的具体细节很大程度上取决于特定的原子层沉积过程。有数百种工艺可用于沉积氧化物、金属、氮化物、硫化物、硫族化合物和氟化物材料， ^[4] 因此揭示原子层沉积工艺的机理方面是一个活跃的研究领域。 ^[24] 下面显示了一些具有代表性的例子。

 热原子层沉积 （ALD）

热原子层沉积需要室温 （~20°C） 至 350°C 的温度范围，用于配体交换或燃烧型表面反应。 ^[25] 它通过表面反应发生，无论基板几何形状（受纵横比影响）和反应器设计如何，都可以实现精确的厚度控制。 ^[1]

^{提出的 Al ₂ O ALD 在 a） TMA 反应 b） H ₂ O ₃ 反应过程中的机理}

^{从三甲基铝 （TMA） 和水合成 Al ₂ O ₃ 是最著名的热原子层沉积示例之一。在TMA暴露期间，TMA在基材表面解离化学吸附，任何剩余的TMA被泵出腔室。TMA的解离化学吸附使表面覆盖有AlCH ₃ 。然后将表面暴露于 H ₂ O 蒸气中，该蒸气与表面 –CH 反应 ₃ 形成 CH ₄ 作为反应副产物，并产生羟基化的 Al ₂ O ₃ 表面。 [1]}

等离子体原子层沉积

在等离子体辅助ALD（PA-ALD）中，等离子体的高反应性允许在不影响薄膜质量的情况下降低沉积温度;此外，与热原子层沉积相比，可以使用更广泛的前驱体，因此可以沉积更广泛的材料。 ^[1]

空间原子层沉积

在颞叶层沉积中，单独的母离子和共反应物剂量通过吹扫步骤及时彼此分离。相比之下，在空间原子层沉积（s-ALD）中，这些气体在不同的位置输送，因此它们在空间中被分离。在大气压s-ALD中，前驱体和共反应物连续输送，它们通过气幕相互隔开，以防止气相反应。这种气幕通常由氮气喷射和排气位置组成，见图1。当衬底穿过不同的气体区域时，衬底表面会发生自限性反应，并发生 ALD 过程。由于该过程可以很容易地加速，因此空间原子层沉积的沉积速率可以远高于传统的原子层沉积。例如，对于 Al ₂ O ₃ 的 ALD，沉积速率从每小时 100-300 nm 增加到每分钟 60 nm。 ^[5]

^{空间原子层沉积概念示意图}

^{空间原子层沉积的在线特性使其适用于大批量生产线和卷对卷生产。一般来说，s-ALD已被用于应用透湿屏障、硅太阳能电池中的钝化层和电池中的功能层。空间原子层沉积过程的化学性质与典型的时间原子层沉积过程相当，已经探索的材料包括无机金属氧化物，如Al O、（Al ₂ -或Ga掺杂）ZnO、SiO、In ₂ O、InZnO、LIPON、Zn（O，S _3 3 ）、SnO和TiO _2 x x ，也可以沉积PMG金属（Pt、Ir、Ru）。此外，有机分子可以与无机原子结合生长，以实现分子层沉积（MLD）。等离子体或臭氧增强的空间原子层沉积已被证明可以降低所需的沉积温度。}

光辅助原子层沉积

在这种原子层沉积（ALD）品种中，紫外光用于加速基板上的表面反应。因此，可以降低反应温度，如在等离子体辅助ALD中。与等离子体辅助ALD相比，ALD的活化较弱，但通常更容易通过调整照明的波长、强度和时间来控制。 ^[1]

金属原子层沉积

由于对铜作为互连材料 ^{[citation needed]} 的需求以及铜的热沉积相对容易，铜金属原子层沉积引起了广泛关注。 ^[26] 铜具有正标准电化学电位 ^[27] ，是第一排过渡金属中最容易还原的金属。因此，已经开发了许多原子层沉积工艺，包括几种使用氢气作为核心反应物的工艺。 ^[26] [28] 理想情况下，铜金属原子层沉积应在 ≤100 °C 下进行，以实现具有低表面粗糙度的连续薄膜， ^[29] 因为较高的温度会导致沉积的铜团聚。

许多其他金属的热原子层沉积（ALD）具有挑战性（或目前不可能），因为它们具有非常负的电化学电位。最近，新型强还原剂的应用导致了几种正电金属的低温热原子层沉积工艺的首次报道。使用铬醇盐前驱体和BH ₃ （NHMe ₂ ）沉积铬金属。 ^[36] 钛金属和锡金属由它们各自的金属氯化物（MCl，M ₄ = Ti，Sn）和双（三甲基硅烷基）六元环化合物生长而成。 ^[37] [38] 使用二氢化铝前驱体和AlCl沉积铝金属 ₃ 。 ^[39]

^{催化SiO ₂ ALD}

^{催化剂的使用对于提供可靠的SiO ₂ ALD方法至关重要。如果没有催化剂，导致SiO ₂ 形成的表面反应通常非常缓慢，并且仅在极高的温度下发生。SiO ₂ ALD的典型催化剂包括路易斯碱，如 ₃ NH或吡啶和SiO ₂ ;当这些路易斯碱与其他硅前驱体（如四乙氧基硅烷 （TEOS））偶联时，也可以启动 ALD。 [24] 氢键被认为发生在路易斯碱和 SiOH* 表面物种之间或基于 H ₂ O 的反应物和路易斯碱之间。当路易斯碱氢键与 SiOH* 表面物质键合时，氧会变成更强的亲核试剂，因为 SiO-H 键被有效削弱。因此，SiCl ₄ 反应物中的正电Si原子更容易受到亲核攻击。同样，路易斯碱和 H O 反应物之间的氢键使 H _2 2 O 中的电负性 O 成为强亲核试剂，能够攻击现有 SiCl* 表面物质中的 Si。 [40] 使用路易斯碱催化剂或多或少是 SiO ₂ ALD 的要求，因为如果没有路易斯碱催化剂，反应温度必须超过 325 °C，压力必须超过 10 3 torr。通常，进行SiO ₂ ALD的最有利温度为32°C，常见的沉积速率为每二元反应序列1.35埃。下面提供了SiO ALD的两个表面反应，一个整体反应，以及说明SiO _2 2 ALD中路易斯碱催化的示意图。}

表面的主要反应：

• SiOH* + SiCl₄ → SiOSiCl₃* + HCl

• SiCl* + H₂O → SiOH* + HCl

• Overall ALD reaction:  ALD总体反应：

  SiCl₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4 HCl
  
  

^{提出的 SiO ₂ ALD 在 a） SiCl 反应和 b） H ₂ O ₄ 反应过程中路易斯碱催化的机理}

应用

微电子应用

原子层沉积（ALD）是制造微电子的有用工艺，因为它能够生产精确的厚度和均匀的表面，此外还可以使用各种不同的材料生产高质量的薄膜。在微电子学中，原子层沉积被研究为一种潜在的技术，用于沉积高 κ（高介电常数）栅极氧化物、高 κ 存储电容器电介质、铁电体以及用于电极和互连的金属和氮化物。在高κ栅极氧化物中，控制超薄膜至关重要，ALD只有在45 nm技术下才有可能得到更广泛的应用。在金属化中，需要保形膜;目前，预计ALD将在65nm节点的主流生产中使用。在动态随机存取存储器 （DRAM） 中，保形性要求甚至更高，当特征尺寸小于 100 nm 时，ALD 是唯一可以使用的方法。使用 ALD 的几种产品包括磁记录头、MOSFET 栅极堆栈、DRAM 电容器、非易失性铁电存储器等。

栅极氧化物

高κ氧化物AlO ₂ 、ZrO和HfO _3 2 2 的沉积一直是ALD研究最广泛的领域之一。高κ氧化物的动机来自MOSFET中常用的SiO ₂ 栅极电介质在缩小到1.0 nm及以下厚度时的高隧穿电流问题。使用高κ氧化物，可以制造出更厚的栅极电介质，以获得所需的电容密度，从而可以减少通过结构的隧穿电流。

过渡金属氮化物

过渡金属氮化物，如TiN和TaN，既有金属屏障，也有作为栅极金属的潜在用途。金属阻挡层用于包裹现代集成电路中使用的铜互连，以避免铜扩散到周围材料中，例如绝缘体和硅衬底，并且通过用一层金属阻挡层包围每个铜互连来防止从绝缘体扩散的元素污染铜。金属屏障有严格的要求：它们应该是纯净的;稠;导电;适 形;薄;对金属和绝缘体有良好的附着力。ALD可以满足有关工艺技术的要求。研究最多的 ALD 氮化物是 TiN，它由 TiCl 4 和 NH 沉积 3 而成。 [48]

金属薄膜

对金属原子层沉积感兴趣的动机是：

1. 
   Cu 互连和 W 插头，或至少用于 Cu 电沉积的 Cu 晶种层和用于 W CVD 的 W 晶种层 ^[49] ，

2. 
   过渡金属氮化物（如TiN、TaN、WN）用于铜互连屏障

3. 
   用于铁电随机存取存储器 （FRAM） 和 DRAM 电容器电极的贵金属

4. 
   用于双栅极MOSFET的高功函数和低功函数金属。

磁记录头

磁记录头利用电场使粒子极化并在硬盘上留下磁化图案。 ^[50] 铝 O ₃ 原子层沉积 （ALD ₂ ） 用于形成均匀、薄的绝缘层。 ^[51] 通过使用原子层沉积，可以将绝缘厚度控制到高精度。这样可以更准确地绘制磁化颗粒的图案，从而获得更高质量的记录。

DRAM电容器

DRAM电容器是ALD的另一种应用。单个DRAM单元可以存储一位数据，由单个MOS晶体管和一个电容器组成。人们正在大力减小电容器的尺寸，这将有效地实现更高的存储器密度。为了在不影响电容的情况下改变电容器尺寸，使用了不同的电池方向。其中一些包括堆叠电容器或沟槽电容器。 ^[52] 随着沟槽电容器的出现，制造这些电容器的问题开始发挥作用，特别是随着半导体尺寸的减小。原子层沉积 （ALD） 允许沟槽特征缩放到 100 nm 以上。沉积单层材料的能力允许对材料进行大量控制。除了一些薄膜生长不完全的问题（主要是由于数量不足或基板温度低）外，原子层沉积提供了一种沉积薄膜（如电介质或屏障）的有效方法。 ^[53]

光伏应用

随着时间的流逝，原子层沉积技术在太阳能电池中的应用变得越来越突出。过去，它已被用于沉积晶体硅 （c-Si） 太阳能电池中的表面钝化层、铜铟镓 （CIGS） 太阳能电池中的缓冲层和染料敏化太阳能电池 （DSSC） 中的阻挡层。 ^[54] 例如，Schmidt等人证明了将ALD生长的Al ₂ O ₃ 用于太阳能电池应用。它被用作开发PERC（钝化发射极和背面电池）太阳能电池的表面钝化层。 ^[55] 钙钛矿太阳能电池也正在广泛探索使用原子层沉积沉积电荷传输层（CTL）。原子层沉积（ALD）沉积高质量保形薄膜的能力，并精确控制厚度，为精细定制CTL和钙钛矿层之间的界面提供了巨大的优势。此外，它还可用于在大面积上获得均匀且无针孔的薄膜。这些方面使原子层沉积成为进一步改善和稳定钙钛矿太阳能电池性能的有前途的技术。 ^[56]

电光应用

薄膜耦合器

随着光子集成电路 （PIC） 的出现，通常以类似于电子集成电路的方式出现，需要各种各样的片上光学器件结构。一个例子是纳米光子耦合器，它在光波导的交叉点上表现为微米级分光镜， ^[57] 其中高纵横比沟槽（~100 nm 宽 x 4 微米深度）首先通过蚀刻定义，然后通过 ALD 用氧化铝回填以形成光学质量的界面。

生物医学应用

在生物医学行业中，了解并能够指定生物医学设备的表面特性至关重要，尤其是对于植入体内的设备。材料在其表面与环境相互作用，因此表面属性在很大程度上指导了材料与其环境的相互作用。表面化学和表面形貌影响蛋白质吸附、细胞相互作用和免疫反应。 

目前在生物医学应用中的一些用途包括制造柔性传感器、改性纳米多孔膜、聚合物 ALD 和创建薄的生物相容性涂层。原子层沉积已被用于沉积TiO ₂ 薄膜，以制造光波导传感器作为诊断工具。 ^[59] 此外，原子层沉积还有助于创建灵活的传感设备，例如，可用于运动员的衣服中检测运动或心率。原子层沉积（ALD）是一种可能的柔性有机场效应晶体管（OFET）制造工艺，因为它是一种低温沉积方法。 ^[60]

纳米多孔材料正在整个生物医学行业中兴起，包括药物递送、植入物和组织工程。使用原子层沉积（ALD）改性纳米多孔材料表面的好处是，与许多其他方法不同，反应的饱和性和自限性意味着即使是深度嵌入的表面和界面也涂有均匀的薄膜。 ^[1] 在原子层沉积工艺中，纳米多孔表面的孔径可以进一步减小，因为保形涂层将完全覆盖孔隙内部。这种孔径的减小在某些应用中可能是有利的。 ^[61]

作为塑料的渗透屏障

原子层沉积（ALD）可用作塑料的渗透屏障。 ^[62] 例如，它作为一种将OLED封装在塑料上的方法已经得到广泛认可。 ^[63] [64] ALD 还可用于通过减少释气来接种用于真空环境的 3D 打印塑料部件，从而为半导体加工和空间应用提供定制的低成本工具。 ^[65] 原子层沉积可用于在卷对卷工艺中对塑料形成屏障。 ^[66]

质量及其控制

原子层沉积工艺的质量可以使用几种不同的成像技术进行监测，以确保原子层沉积工艺顺利进行，并在表面上产生保形层。一种选择是使用横截面扫描电子显微镜 （SEM） 或透射电子显微镜 （TEM）。图像的高放大倍率与评估原子层沉积层的质量有关。X 射线反射率 （XRR） 是一种测量薄膜特性的技术，包括厚度、密度和表面粗糙度。 ^[67] 另一种光学质量评估工具是椭圆偏振光谱仪。它通过原子层沉积在每层沉积物之间的应用提供了有关薄膜生长速率和材料特性的信息。 ^[68]

在原子层沉积过程中应用这种分析工具，有时称为原位光谱椭偏仪，可以在原子层沉积过程中更好地控制薄膜的生长速率。这种类型的质量控制发生在原子层沉积过程中，而不是像在TEM成像或XRR中那样评估胶片。此外，卢瑟福背散射光谱 （RBS）、X 射线光电子能谱 （XPS）、俄歇电子能谱 （AES） 和四端传感可用于提供有关 ALD 沉积薄膜的质量控制信息。 ^[

优点和局限性

 优势

原子层沉积提供了一种非常可控的方法，可以生产出原子指定厚度的薄膜。此外，不同多层结构的生长也很简单。由于设备的灵敏度和精度，它对微电子和纳米技术领域的人员生产小型但高效的半导体非常有利。原子层沉积通常涉及使用相对较低的温度和催化剂，这在热化学上是有利的。当处理软基质（如有机和生物样品）时，较低的温度是有益的。一些热不稳定的前驱体仍然可以使用，只要它们的分解速度相对较慢。 

弊

基材的高纯度非常重要，因此成本也随之高昂。尽管相对于所需设备的成本，此成本可能不多，但可能需要进行多次试验才能找到有利于其所需产品的条件。一旦层制作完成并且该过程完成，可能需要从最终产品中去除多余的前体。在一些最终产品中，杂质含量不到 1%。 ^[69]

经济生存能力

根据仪器的质量和效率，原子层沉积仪器的价格从 200,000 美元到 800,000 美元不等。运行这些仪器的循环没有固定的成本;成本取决于所用基材的质量和纯度，以及机器运行的温度和时间。有些底物比其他底物更容易获得，需要特殊条件，因为有些底物对氧气非常敏感，然后可能会增加分解速率。微电子工业传统上需要的多组分氧化物和某些金属通常不具有成本效益。 ^[70]

反应时间

原子层沉积的过程非常缓慢，这是众所周知的主要局限性。例如，Al ₂ O ₃ 以每个循环 0.11 nm 的速率沉积， ^[2] 这可能对应于每小时 100-300 nm 的平均沉积速率，具体取决于循环持续时间和抽速。使用空间 ALD 可以解决这个问题，其中基板在空间中移动到特殊的 ALD 喷淋头下方，并且两种前体气体都通过气幕/轴承分离。通过这种方式，可以达到每分钟 60 nm 的沉积速率。原子层沉积通常用于生产微电子和纳米技术的基板，因此不需要厚原子层。许多基材由于其易碎性或杂质而无法使用。杂质通常在 0.1-1 at.% 上发现，因为已知某些载气会留下残留物并且对氧气敏感。 ^[69]

化学限制

前驱体必须是挥发性的，但不会分解，因为大多数前体对氧气/空气非常敏感，从而限制了可能使用的底物。一些生物底物对热非常敏感，可能具有不受欢迎的快速分解速率并产生较大的杂质水平。市面上有大量的薄膜基板材料可供选择，但用于微电子所需的重要基板可能很难获得，而且可能非常昂贵。 ^[69]

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