TU BRAUNSCHWEIG

CVD-Verfahren

Bei einer chemischen Gasphasenabscheidung entsteht bei einer Oberflächenreaktion von einem oder mehreren Gasen eine Schicht. Im Englischen wird dieses Verfahren "chemical vapour deposition" oder kurz CVD genannt.

Dieses Beschichtungsverfahren besitzt mehrere bedeutende Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen: In der Halbleiterindustrie werden Si, SiO2, Si3N4 und andere Materialien großindustriell mit CVD hergestellt. Verschiedene Gläser (Brillengläser, Fenster, Flaschen, Lampen) werden durch die chemische Gasphasenabscheidung mit optischen Reflex- oder Wärmedämmschichten ausgestattet. Diffusionsbarriereschichten zur besseren Haltbarkeit von Lebensmitteln auf Kunststoffolien und Hartstoffschichten aus TiN („goldene Farbe“) auf Werkzeugen werden ebenfalls mit CVD erzeugt.

Beim CVD können verschiedene Arten unterschieden werden. Häufig genannte Arten sind das LPCVD (lowp pressure), das APCVD (atmospheric pressure), das thermische CVD, das PACVD (photo assisted oder plasma activated/assisted), das PECVD (plasma enhanced), das MOCVD (metal organic), das Laser-, Elektronen- und Ionenstrahl-CVD. Diese Bezeichnungen geben die Bedingungen für den Gasdruck (LPCVD, APCVD), den Anregungsmechanismus der chemischen Reaktion (PACVD, PECVD, thermisches CVD, Laser-, Elektronen- und Ionenstrahl-CVD) oder deuten auf die metallorganischen Ausgangsverbindungen hin (MOCVD).

Bei allen CVD-Prozessen muß das Edukt bzw. der Precursor gasförmig zum Substrat transportiert werden. Hierzu werden Precursoren benutzt, die bei Raumtemperatur und Normaldruck fest, flüssig oder gasförmig sind. Unter "Normalbedingungen" flüssige oder feste Precursoren können aufgrund ihres temperaturabhängigen Dampfdruckes mit einem Trägergas zum Substrat transportiert werden. Bei Flüssigkeiten kann man hierzu ein Gas durch einen Flüssigkeitsbehälter leiten (Bubbler). Feststoffe können in ein "Schiffchen" gefüllt werden. Durch Einstellung der Temperatur, des Gasdruckes und des Trägergasflusses kann die Abdampfrate eingestellt werden.

Der CVD Abscheidungsprozeß gliedert sich in mehrere Reaktionsschritte, wie sie vereinfacht in der Abbildung dargestellt sind. Das gasförmige Edukt A wird durch Konvektion in die Nähe der Diffusionsgrenzschicht am Substrat transportiert. Der Precursor diffundiert durch diese Grenzschicht und wird an der Substratoberfläche adsorbiert. In einer Reaktion entstehen die Produkte R und S. Das Produkt S bildet die Schicht. Der andere Anteil R ist gasförmig, desorbiert und nachdem er durch Diffusion die Grenzschicht durchquert hat, wird er durch Konvektion abtransportiert.Häufig liegen in einem CVD-Prozeß mehrere Edukte oder Precursoren vor, die miteinander reagieren und gemeinsam zum Schichtwachstum beitragen.

Vereinfachter Ablauf eines CVD Prozesses


  aktualisiert am 17.05.2008
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