Dampfphasenabscheidung

Dampfphasenabscheidung bezeichnet eine Gruppe von Verfahren zur Herstellung dünner Filme, die aus gasförmigen oder verdampfbaren Vorläuferstoffen durch chemische Reaktionen oder Pyrolyse direkt auf einer Substratoberfläche abgeschieden werden. In einem Reaktionskammer werden verschiedene flüchtige Vorläufer (oft metallorganische oder anorganische Verbindungen) dem Gaszustand zugeführt. An der Substratoberfläche laufen chemische Reaktionen ab, die einen festen Film bilden, während gasförmige Nebenprodukte aus dem System entfernt werden.

Das Prozessprinzip hängt von Temperatur, Druck, Gasflussraten und der Chemie der Vorläufer ab. Thermal CVD nutzt hohe Temperaturen zur Reaktionsanregung; plasmaunterstützte CVD (PECVD) setzt ein Plasma ein, um Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen zu ermöglichen. Metallorganische Dampfabscheidung (MOCVD) verwendet Metallorganische Vorläufer, um metallhaltige Filme zu erzeugen. Niederdruck-CVD (LPCVD) und andere Varianten verbessern oft Konformität und Filmqualität. Atomic Layer Deposition wird manchmal als verwandtes, sequentiell selbstlimitierendes Dampfphasen-Verfahren betrachtet.

Typische Anwendungen umfassen die Abscheidung von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid sowie Oxiden (z. B. TiO2, Al2O3), Nitride, Carbide und Metalle für Mikroelektronik, Optik, Schutzschichten und Solarzellen. Die Wahl des Verfahrens hängt von Filmreinheit, Dicke, Konformität und Prozessbedingungen ab.

Vorteile der Dampfphasenabscheidung sind gute Seitenspannungskonformität, hohe Reinheit und homogene Filme auch auf komplexen Geometrien. Nachteile umfassen oft hohe Prozess- und Ausrüstungskosten, Temperaturanforderungen sowie den Umgang mit potenziell gefährlichen Vorläufern und Abfallprodukten.