｜ALD有機薄膜沉積技術

摘要：原子層沉積技術（atomic layer deposition，簡稱ALD） 不但具有高表面覆蓋性、低溫製程、低薄膜缺陷密度、可大面積與大量生產等優點，且可沈積的材料相當多元。過去的ALD研究所製備的材料以無機物為主，近幾年，開始有研究使用ALD技術製備有機物薄膜，並已有相當多元且傑出的成果與應用，包括使用ALD製備光阻薄膜、透明導電膜、OLED之發光層、應力緩衝層、阻氣薄膜、絕熱薄膜、氣體選擇膜、與高強度高分子等，有相當優異之成果。有鑑於ALD製備有機膜不但具有新穎性，且在各領域皆有高度應用潛力，本文將針對ALD有機膜目前現有的研究與應用進行簡介，以期能讓大家對此技術能有進一步的認識與了解。

Abstract: Atomic layer deposition (ALD) offers a wide array of advantages including complete surface coverage, low defect density, low deposition temperature, and compatibility with large-area roll-to-roll processes. Although ALD is typically used for depositing inorganic films, recent progress has demonstrated that ALD is also capable of depositing high-quality organic films, paving the way to new applications such as photoresists, transparent conducting films, electroluminescent layers in OLEDs, stress-buffering layer, gas-permeation barriers, heat-insulating films, gas separation membranes, and high-strength polymers. This article gives an overview to these recent developments in ALD organic films.

關鍵詞：原子層沈積技術、有機薄膜、功能性有機層

Keywords：Atomic layer deposition, Organic thin films, Functional organic layers

前言
原子層沈積技術（atomic layer deposition; ALD）是近幾年發展迅速，並且在眾多領域具有高度應用潛力的技術，且已有可大面積、非真空、與roll-to-roll設備開發成功[1-3]。其核心原理如圖1所示，乃藉由批次通入兩種以上不同反應性氣體，並於基板表面沈積薄膜。ALD成膜過程為圖中之四步驟（共稱為一循環）反覆循環而成，每次循環可沉積一層單層原子或分子（Monolayer）。其成膜材料取決於前驅物之選用，如選用三甲基鋁（Trimethyl aluminum）與水反應可沉積氧化鋁，選用四氯化鈦（Titanium tetrachloride）與水反應即可沉積氧化鈦。由於反應性氣體具有選擇性，在未通入下一氣體前無法持續進行反應，且製程為表面氣相沈積反應，因此，ALD具有其他製程所未有的優點，包括厚度控制精準、高均勻度、高包覆性（如圖2所示） [4-6]、低缺陷密度[7]等。在近幾年隨著科技的發展，元件已邁向數十奈米尺度，因此可沈積高品質薄膜且可精準調控厚度的ALD格外受到矚目，並應用在半導體、有機光電、能源工程等領域，皆有相當顯著的成果[5-10]。