希腊神话中普罗米修斯窃取天机，为人类带来火焰与文明。而纳米科学家们无疑是我们时代的“普罗米修斯“。原子层沉积技术（ALD）作为一种精确到原子层面的沉积技术，探寻各种各样的配方就如同”纳米盗火者“一般，将微观世界的火种带入现实。
ALD 反应依赖于多种前驱体化学物质得到最终产物的一种气相沉积技术。由于 ALD 反应的自限制特性，前驱体通常是过量的，从而保证表面的饱和化学吸附，实现均匀包覆。在半导体工艺中，ALD 技术已经得到广泛应用。近年来，随着粉末 ALD 包覆研究：PALD（Particle ALD）的兴起，前驱体的开发被赋予了更高的使命与要求。开发新型 ALD 前驱体，将是“纳米盗火者”们不竭的使命。
开发各类前驱体是进行 ALD 反应的关键
对于粉末样品，由于比表面积的增大，消耗的前驱体量也呈几何数量级增长。这意味着，相同质量下，粉末样品需要更多的前驱体进行 ALD 反应。而粉末的粒径越小，其比表面积越大。相同质量的平面器件其表面积与 1mm 直径粉末相差 10 倍以上，而与 10µm 粉末比表面差异更接近 16000 倍，相当于一张课桌与标准足球场面积的差别。
粉末 ALD 需要覆盖的表面积远远高于平面器件
高比表面积的粉末样品不仅对前驱体的用量提出更高的要求，前驱体的存储以及输送方式同样重要。对于半导体行业而言，公斤级的前驱体储存瓶即可满足连续的生产要求。但粉末 ALD 包覆，尤其是锂电，金属等粉末样品，每年的处理量可达到吨级甚至百吨级，因此前驱体的供应需要使用更大的储存系统。
粉末 ALD 对前驱体供应要求的范式转变
此外，并不是所有平面半导体工艺配方都可以被移植到粉末工艺中，而对于复杂的粉末包覆需求，大量使用现有的前驱体将推高使用成本。开发质量更高，成本更低的批量前驱体制备技术将是大规模应用 PALD 技术的必然选择。
目前，能提供大批量前驱体的企业屈指可数，而法国液化空气集团 Air Liquid 便是其中的佼佼者。多年来，Air Liquid 已为众多行业的客户提供服务，更是全球最大的工业气体供应商。为了开发新一代气相前驱体，Air Liquid 在全球设立 ALOHA 制造中心，已经成功为半导体 45nm 以下 ALD 工艺提供从克级到吨级的前驱体产品。
Air Liquid 的高介电常数锆基前驱体产品
前驱体的开发离不开 ALD 设备的支持与验证，尤其是对于粉末样品，好的研究工具是验证配方可行性的重要平台。Forge Nano 是全球唯一可提供工业级 PALD 技术设备服务的企业。旗下的 P 系列 Prometheus 流化床粉末包覆系统可提供单次最高公斤级的粉末样品处理量，是理想的 PALD 研发工具。Air Liquid 作为 Forge Nano 的投资者与合作伙伴，在日本分公司的东京创新园区使用 Prometheus ™ 研发系统来验证用于 PALD 的 ALD 前驱体开发。
P 系列 Prometheus 的特点：
· 单批次 1mL - 600ml (~1kg) 粉末
· 专利的流化技术可实现均匀的流化和沉积
· 最高 8 通道 ALD 前驱体通道
· 可更换的反应器腔室，确保不同批量粉末的精准包覆
· 敏感粉末的惰性隔离和处理能力
P 系列流化床粉末 ALD 包覆系统
“Forge Nano 将 Air Liquide 视为各个成熟市场的关键战略投资者和合作伙伴。我们很高兴为他们提供研究系统，以加速 PALD 技术在日本和全球新应用的采用。一旦 Air Liquid 验证成功，我们将为终端客户提供工艺生产规模的 PALD 设备。”—— Forge Nano 产品管理总监 Daniel Higgs 博士
“Forge Nano 是尖端 PALD 工艺开发和产业化的领导者。作为全球领先的 ALD 前驱体‘设计者’和供应商，我们很高兴安装 Prometheus PALD 系统来支持我们的 ALD 前驱体开发，为我们的全球客户和合作伙伴提供服务。”—— Air Liquid 先进材料新兴市场全球总监 Nicolas Blasco
关于 Forge Nano
Forge Nano 是全球领先的 PALD 技术供应商，可提供从毫克到千吨级的粉末包覆“端到端”解决方案。目前已经接收包括大众，LG 化学，三井金属等企业的投资，开展锂电电极材料以及金属材料粉末 ALD 包覆的应用开发。
关于 Air Liquid
Air Liquid 是工业和健康领域气体、技术和服务的全球领导者，其业务遍及 78 个国家/地区，拥有约 64,500 名员工，为超过 380 万客户提供服务。Air Liquid 的先进材料正在改变电子和技术科学。通过原子级工程进行创新，为全世界的生活、工作方式开辟无数新的可能。旗下的 ALOHATM 和 Voltaix® 产品对于制造大数据和物联网所需的计算机芯片至关重要。
