ALD（Atomic Layer Deposition，原子层沉积）
逐原子层精确生长。3nm 及以下高 K 金属栅（HKMG）/ HBM / 3D NAND 必备的薄膜沉积工艺。ASM International 全球 ALD 龙头，中国 拓荆科技 是 ALD 国产突破核心，2026E 营收 +50%（据2-10）。
是什么
- 原子层沉积（Atomic Layer Deposition）：通过自限制表面反应，逐层沉积薄膜
- 与 CVD 的核心区别：自限制 → 每个 cycle 恰好长 1 个单层
- 工艺循环（典型 4 步）：
- 前驱体 A 脉冲（吸附单层）
- 惰性气体吹扫
- 前驱体 B 脉冲（反应形成化合物）
- 惰性气体吹扫
- 典型生长速率：0.5-1 Å/cycle
在 AI 产业链中的角色
- 高 K 金属栅（HKMG）必备：HfO2 / ZrO2 / Al2O3 等 high-k 介质均通过 ALD 生长
- GAA 工艺关键：3nm 起的 GAA 鳍片填充、隔离层均需 ALD
- HBM 关键工艺：HBM TSV 内壁绝缘层（SiO2 / Al2O3）
- 3D NAND 100+ 层堆叠：每层介质均需 ALD 高均匀性沉积
- DRAM 电容器：HBM / DDR5 电容器电介质 ALD 沉积
主要玩家
国际
- ASM International — ALD 全球第一，Pulsar / EmerALD 系列
- Applied Materials — Olympia / Endura ALD
- 东京电子 — TELINDY / NT333 系列
- Lam Research — VECTOR ALD
中国
关键参数
| 维度 | ALD | CVD | PVD |
|---|---|---|---|
| 沉积速率 | 慢（0.5-1 Å/cycle） | 快（10-1000 nm/min） | 快（10-100 nm/min） |
| 厚度精度 | <0.1nm | 1nm 级 | 1nm 级 |
| 共形性 | >99%（深孔均匀） | 80-95% | 差（视线沉积） |
| 应用 | high-k / 阻挡层 / 种子层 | ILD / IMD / 互连 | 金属互连 |
| 温度 | 150-400°C | 300-1000°C | 室温-400°C |
关键材料
- High-k 介质：HfO2、ZrO2、Al2O3、La2O3
- 金属电极：TiN、TaN、Ru、Co
- 扩散阻挡：TaN / TiN
- 种子层：Cu / Ru
国产化挑战
- 前驱体（precursor）：高纯度有机金属化合物 90%+ 进口（Air Liquide / Adeka）
- 腔体设计：多腔多片 ALD 平台技术门槛极高
- 均匀性控制：300mm 晶圆面内 <1% 不易实现
相关概念
- ALE — 原子层刻蚀，与 ALD 对偶（沉积 vs 移除）
- CVD / PVD — 与 ALD 并列三大薄膜沉积工艺
- EUV光刻 / High-NA EUV — 协同先进制程
关键来源
∈ belongs_to::2-10-半导体设备与核心材料