ALD（原子层沉积）是一种 “原子层级、自限制、保形” 的薄膜沉积技术；Mo ALD 是用 ALD 来沉积金属钼薄膜，是 3nm/2nm 先进逻辑与 3D NAND 的关键金属化方案。下面分两块讲：先回顾 ALD 基础，再深入金属钼 ALD。
ALD = Atomic Layer Deposition，原子层沉积。
把沉积过程拆成两个半反应，时序分开、中间吹扫：
脉冲前驱体 A → 表面化学吸附饱和（自限制）
吹扫（Ar/N₂）→ 带走未反应 A
脉冲前驱体 B → 与表面 A 反应，生成一层原子级薄膜
吹扫 → 带走副产物
循环往复，一圈长～0.05–0.1 nm，厚度 = 循环数 × 单圈生长速率。
极致保形：高深宽比（40:1 甚至 100:1）台阶覆盖率接近 100%
原子级厚度控制：±0.1 nm，超薄连续膜（2–5 nm）也能做
大面积均匀：300 mm/450 mm 晶圆厚度偏差 < 1%
低温可行：大部分工艺 200–400°C，兼容后道 BEOL
热 ALD（Thermal ALD）：仅靠温度驱动，无等离子体，无损伤，但温度高（通常 > 500°C）
等离子体增强 ALD（PE-ALD）：用等离子体激活反应，温度可降到 200–400°C，工业最常用
自由基增强 ALD（Radical-Enhanced / HW-ALD）：热丝裂解 H₂成原子氢（at-H），低温高活性，损伤比等离子体小
体电阻率低：~5.6 μΩ・cm，和 W 相当
超薄下电阻率优势明显：线宽 < 10 nm 时，Mo 比 W、Co电阻率更低（电子平均自由程短）
耐电迁移极强：远好于 Cu、Co，适合窄线宽长期可靠性
可不用厚阻挡层：Mo 自身稳定性好，可简化阻挡层 / 甚至无 TiN，缩小 RC 延迟
3D NAND 字线填充：超高深宽比（>40:1）结构保形填充能力强
MoO₂Cl₂（二氯二氧化钼，最主流）
优点：无氟、蒸汽压高、热稳定好、量产友好
国内突破：九峰山实验室 2026 年 5 月实现 8 英寸无氟 Mo ALD（MoO₂Cl₂+H₂等离子体，400°C）
MoCl₅（五氯化钼）：早期常用，氯残留略高
MoF₆（六氟化钼）：含氟，氟残留导致介质损伤 / 可靠性差，逐步淘汰
有机钼前驱体（如 Mo (CO)₆、酰胺类）：碳杂质高，电阻率偏高，少用
配方：MoO₂Cl₂ + H₂（分子氢）
温度：600–650°C
性能：电阻率～12.9 μΩ・cm（接近体材料），40:1 结构台阶覆盖率～97%
适用：3D NAND 字线（热预算宽松）
缺点：温度太高，不能用于逻辑 BEOL
配方：MoO₂Cl₂ + H₂等离子体
温度：300–450°C（常用 400°C）
性能：电阻率～15–20 μΩ・cm，纯度 > 95 at%，氯残留低
适用：DRAM、先进逻辑（7/5/3 nm）的中间层 / 局部互连
优点：低温、量产稳定、保形好
配方：MoO₂Cl₂ + 原子氢 at-H（H₂经热丝裂解）
温度：150–350°C，可低至 200°C
性能：电阻率～18–25 μΩ・cm，纯度高，无等离子体损伤
适用：BEOL 后道、低 k 介质上、超薄籽晶层
优点：温度最低、损伤最小、和现有工艺兼容
单圈生长速率：0.5–0.8 Å/ 循环
典型厚度：5–50 nm（互连 / 阻挡层），100–200 nm（3D NAND 字线）
衬底：SiO₂、SiN、低 k、TiN、Ru 等
薄膜结构：多晶 BCC 钼，晶粒 5–20 nm
前驱体输送稳定性：MoO₂Cl₂是固体，需精确控温（80–120°C）保证稳定蒸汽压
杂质控制：O、Cl 残留会升高电阻率、降低可靠性（目标：O<5 at%，Cl<0.5 at%）
低温下还原性不足：<300°C 时 H₂难还原 MoO₂Cl₂，必须用等离子体 / 原子氢
选择性沉积：避免在介质表面成核，需要表面预处理 / 抑制剂
3 nm/2 nm 逻辑：GAA 晶体管的源漏接触、局部互连、替代 Co/Ru
3D NAND：字线填充（取代 W），提升良率、降低 RC
DRAM：电容电极、位线、接触孔
化合物半导体（GaN/SiC）：高功率器件欧姆接触、阻挡层
