原子层沉积是当前先进制程芯片、高精密光学薄膜制备领域核心的薄膜生长技术，其对反应环境的纯净度、参数控制精度要求达到亚纳米级别，载气作为全程贯穿反应腔的核心介质，直接决定着沉积薄膜的均匀性与缺陷率。氦气凭借独特的理化属性，成为这一工艺场景下不可替代的载气选择。
作为单原子惰性气体，氦气的化学稳定性远高于常规载气氮气与氩气，在原子层沉积动辄数百摄氏度的反应温度下，不会与前驱体原料、衬底材料发生任何副反应，不会在薄膜结构内引入碳、氮杂质，这对线宽小于7纳米的芯片制程而言尤为关键，哪怕百万分之一的杂质占比都可能导致器件漏电失效。同时氦气的分子量极小，在反应腔内的流动状态始终保持稳定的层流模式，不会出现湍流导致的前驱体分布不均，能够让前驱体分子均匀铺满整个大尺寸硅片的每一处区域，避免边缘与中心位置的薄膜厚度差超出控制阈值。
氦气极高的热导率特性，能够快速带走反应过程中产生的多余反应热，让整个反应腔的温度波动被控制在±0.1℃范围内，保障每一轮前驱体吸附、反应、吹扫的循环过程参数完全一致，生长出的薄膜厚度误差可以控制在单原子层级别。在吹扫环节，氦气的低粘度特性让它能够渗透到衬底表面的微纳缝隙当中，彻底清除未反应的残留前驱体与副产物，不会在薄膜内部形成针孔、空隙这类缺陷，大幅提升薄膜的致密度与阻隔性能。
不同于其他载气容易在高压腔体环境下出现的吸附残留问题，氦气的原子半径极小，不会嵌入到薄膜的晶格结构当中，也不会附着在反应腔内壁形成累积污染，能够大幅延长反应腔的维护周期，减少制程过程中的停机校准时间。在批量生产场景下，氦气载气的使用还能缩短每一轮沉积循环的吹扫时长，将单批次晶圆的生产效率提升近两成，同时让制备出的薄膜具备更高的抗腐蚀性能与界面稳定性，满足航空航天光学部件、第三代半导体器件的长期服役要求。
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