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無掩膜無真空，ATLANT 3D推出直接原子層加工技術(shù)

瀏覽次數(shù)：357　發(fā)布日期：2025-11-18　 來源：本站　本站原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處

「原子級(jí)制造迎來范式轉(zhuǎn)變」

隨著先進(jìn)電子、光子、量子技術(shù)和航空航天制造的快速發(fā)展，全球制造業(yè)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)：更高的材料精度、更復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)、更高性能與更低能耗的同時(shí)，還需具備更強(qiáng)的材料與設(shè)計(jì)靈活性。然而傳統(tǒng)的材料沉積技術(shù)在速度、真空要求、光刻步驟和材料切換等方面逐漸觸及極限。
 
 
傳統(tǒng)的圖案化工藝依賴掩膜以及刻蝕手段
 
為了突破瓶頸，近日ATLANT 3D 推出了直接原子層加工（Direct Atomic Layer Processing，DALP®）技術(shù)——全球首個(gè)能實(shí)現(xiàn)原子級(jí)精度、無掩模直接寫入、多材料原位加工的平臺(tái)。
 

01. 什么是 DALP®？ 一種突破性的原子級(jí)直接寫入技術(shù)
DALP® 是一種基于專利微噴嘴系統(tǒng)的原子級(jí)加工平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)選擇性沉積、蝕刻、摻雜與表面改性，并以軟件方式實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)控制。與傳統(tǒng) ALD “全表面沉積 + 光刻 + 蝕刻”的流程不同，DALP® 讓材料只在需要的位置沉積，真正實(shí)現(xiàn)“按需制造”。
 
 
DALP 的工作原理基于空間原子層沉積技術(shù)，在空間層面分離化學(xué)前體和反應(yīng)物，并利用微噴嘴系統(tǒng)將它們獨(dú)立輸送到基板上的特定位置。這確保了化學(xué)反應(yīng)僅在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)發(fā)生，從而減少交叉污染并提高精度。該工藝可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)橫向分辨率和納米級(jí)厚度精度控制。
 
DALP技術(shù)基于空間原子層沉積和3D打印技術(shù)的結(jié)合
 
當(dāng)噴嘴在基板上移動(dòng)時(shí)，材料生長或蝕刻同時(shí)發(fā)生，無需傳統(tǒng)的掩�；蚝蠊饪滩襟E即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖案化。這種方法具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括局部加工、可擴(kuò)展性強(qiáng)，適用于工業(yè)應(yīng)用，并且兼容多種材料，例如金屬、氧化物和半導(dǎo)體。

「DALP® 的核心特性」
01 無掩膜直接寫入
傳統(tǒng) ALD 必須借助光刻進(jìn)行圖案化，而 DALP® 直接在選定區(qū)域生長材料，可實(shí)現(xiàn)：
  • 零掩模的原子級(jí)圖案化
  • 實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)修改
  • 去除光刻與蝕刻帶來的材料浪費(fèi)
  • 它為快速原型開發(fā)和敏捷制造提供了前所未有的靈活性
02. 單步驟多材料集成
DALP® 能夠在一次工藝中連續(xù)進(jìn)行多種 ALD 工藝沉積，涵蓋常規(guī) ALD 工藝庫：
  • 金屬 
  • 氧化物 
  • 氮化物
  • 硫化物
03. 軟件與 AI 驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)制造
通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，DALP® 能夠：
  • 實(shí)時(shí)監(jiān)控沉積狀態(tài)
  • 自動(dòng)優(yōu)化生長參數(shù)
  • 提高重復(fù)性并減少誤差
04. 支持沉積、蝕刻、摻雜、表面改性的一體化平臺(tái)
在單一系統(tǒng)中即可實(shí)現(xiàn)： 
  • 局部刻蝕（ALE）
  • 選擇性摻雜
  • 表面功能化（多組分）
05. 可擴(kuò)展、低能耗、環(huán)保
DALP® 在常壓下運(yùn)行，無需大型真空腔體，顯著降低：
  • 能耗
  • 維護(hù)成本 
  • 化學(xué)品消耗
  • 廢物排放
02. DALP® 的主要應(yīng)用領(lǐng)域
DALP® 的高精度、多材料、軟件驅(qū)動(dòng)特性，使其成為多個(gè)前沿產(chǎn)業(yè)的核心推動(dòng)力。
 
 
01 下一代半導(dǎo)體制造 
隨著摩爾定律接近物理極限，器件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)方法難以滿足需求。DALP® 能夠在無需光刻的情況下，直接寫入原子級(jí)材料，是以下應(yīng)用的理想技術(shù)：
  • GAA-FET、FinFET 和 3D IC 的快速開發(fā)
  • 互連與高介電材料的精確加工
  • 原子級(jí)鈍化層的構(gòu)建
  • 新型神經(jīng)形態(tài)芯片材料探索
其優(yōu)勢(shì)包括更高的良率、更低的材料浪費(fèi)與更快的迭代速度。
 
圖示為利用DALP技術(shù)進(jìn)行金屬，氧化物的梯度圖案沉積多材料器件

02. 光子學(xué)與量子器件 
量子計(jì)算和光子學(xué)對(duì)材料質(zhì)量要求極高，需要在原子尺度上控制超導(dǎo)材料、光學(xué)涂層和量子材料。DALP® 可直接寫入：
  • 光波導(dǎo)
  • 超導(dǎo)量子比特材料
  • 可調(diào)折射率光學(xué)結(jié)構(gòu)
  • 光子集成電路中的功能層
無需多腔體、多步驟，從而降低復(fù)雜度，大幅加快研發(fā)周期。
 
利用DALP單批次直接打印不同厚度涂層用于波導(dǎo)測(cè)試

03. MEMS、傳感器與微機(jī)電系統(tǒng)
MEMS 制造通常涉及多次光刻與深反應(yīng)刻蝕。DALP® 提供了一種更直接、更靈活的方法：
  • MEMS 組件直接圖案化（加速度計(jì)、陀螺儀、諧振器）
  • 微流控芯片功能層沉積
  • 可穿戴與植入式傳感器的生物兼容涂層 
這使 MEMS 更易于定制、更快速、更經(jīng)濟(jì)
 
 
DALP在Pt電極上沉積梯度厚度的TiO2涂層用于氣體傳感器研究
 
04. 納米級(jí)精度、優(yōu)異的均勻性與復(fù)雜結(jié)構(gòu)適應(yīng)性
DALP® 已在多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證其可靠性和高性能：

1. 精度與對(duì)準(zhǔn)
 
  • 對(duì)準(zhǔn)精度目標(biāo)：~1 μm
  • 可直接在樣品上沉積對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記
2.  厚度控制
 
  • 厚度與循環(huán)次數(shù)呈線性關(guān)系
  • 10 nm 時(shí)偏差 8%
  • 270 nm 時(shí)偏差降至 1%
  • 3 個(gè)月后的重復(fù)偏差：4%
3. 高均勻性：多材料沉積的中心區(qū)域均勻性優(yōu)于 1%
 

4. 復(fù)雜表面上的保形涂層
DALP® 可在以下復(fù)雜結(jié)構(gòu)上沉積：
 
  • 粗糙度達(dá) 25 μm 的陽極氧化鋁（AAO）大孔
  • 納米結(jié)構(gòu)黑硅 
  • 深度 60 μm 的高深寬比溝槽
  • 90° 直墻結(jié)構(gòu)
 
20 µm通道電容式傳感器鉑沉積的橫截面圖。EDX元素掃描結(jié)果表明，鉑沿側(cè)壁呈保形沉積

05. DALP® 正在定義未來制造
直接原子層加工（DALP®）不僅是材料沉積技術(shù)的一次進(jìn)步，更是先進(jìn)制造跨時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施。它以無掩模直接寫入、多材料集成、AI驅(qū)動(dòng)制造與常壓操作的方式，將傳統(tǒng)幾十步的工藝壓縮為軟件可控的單一流程。
  • 從光刻驅(qū)動(dòng)走向軟件驅(qū)動(dòng)
  • 從真空制造走向常壓制造
  • 從多腔體走向一體化平臺(tái)
  • 從固定工藝走向自適應(yīng)智能制造
隨著產(chǎn)業(yè)對(duì)高精度與材料多樣性的需求不斷攀升，DALP® 正成為半導(dǎo)體、光子學(xué)、量子計(jì)算、MEMS 與航天制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)。它開啟的不是漸進(jìn)式改良，而是一場原子級(jí)制造的革命。

06. 關(guān)于 Atlant 3D 以及 DALP 技術(shù)
ATLANT 3D 是一家創(chuàng)立于 2018 年、總部設(shè)在丹麥哥本哈根的深科技公司，專注于實(shí)現(xiàn)“原子級(jí)”制造。其核心技術(shù)為 DALP®（Direct Atomic Layer Processing），可在無需傳統(tǒng)掩膜、多步驟流程的情況下，實(shí)現(xiàn)精確到原子層面的材料沉積與圖案化。公司所服務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括微電子、光子學(xué)、傳感器、量子計(jì)算和太空制造。

DALP 技術(shù)的開發(fā)是多個(gè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)合作的成果。
  • Maksym Plakhotnyuk 博士（丹麥技術(shù)大學(xué)）、Ivan Kundrata （斯洛伐克科學(xué)院）和Julien Bachmann 博士（埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)）：他們關(guān)于局部沉積技術(shù)的聯(lián)合研究最終發(fā)表在《原子層加工模式下的增材制造》一書中。
  • 格勒諾布爾大學(xué)和里昂大學(xué)：David Muñoz-Rojas 博士（格勒諾布爾）致力于改進(jìn)空間原子層沉積（ALD）技術(shù)，而 Catherine Marichy 博士（里昂）則致力于直接表面結(jié)構(gòu)化和無掩模沉積方法的研究。他們的努力促進(jìn)了局部ALD工藝的可擴(kuò)展性和精度的提升
型號(hào)推薦-Nanofabricator Lite
 

NANOFABRICATOR™ LITE 可實(shí)現(xiàn)快速的材料與工藝測(cè)試、基于梯度的沉積，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與器件原型的快速開發(fā)，將研發(fā)周期從數(shù)月縮短至數(shù)周。其配備的集成軟件具有精簡的工作流程、友好的用戶界面，并支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件格式（GDS-II 與 DXF），使用戶能夠?qū)崟r(shí)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、預(yù)覽與調(diào)整，從而加速創(chuàng)新與應(yīng)用落地。
相關(guān)公司：復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司
聯(lián)系電話：400-857-8882
E-mail：cici.yang@phenom-china.com

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