Gasphasenablagerung

Gasphasenablagerung bezeichnet Verfahren, bei denen Material aus gasförmigen Spezies auf ein Substrat abgeschieden wird. Der Stofftransfer erfolgt durch Gasströme, und die Bildung der festen Schicht kann durch chemische Reaktionen oder durch physikalische Kondensation bedingt sein. Die Verfahren lassen sich grob in chemische Gasphasenablagerung (CVD) und physikalische Gasphasenablagerung (PVD) unterteilen.

Bei der chemischen Gasphasenablagerung reagieren Gasphasenprecursoren entweder direkt an der Oberfläche oder in der Nähe des Substrats zu einer festen Phase, während Nebenprodukte aus dem System entfernt werden. Typische Varianten sind Low-Pressure CVD (LPCVD), Plasma-Enhanced CVD (PECVD) und Metal-Organic CVD (MOCVD). Atomic Layer Deposition (ALD) wird häufig als eine selbstlimitierende Form der Abscheidung betrachtet, die extrem gute Schichtkonsistenz und Konformität bietet.

Die physikalische Gasphasenablagerung erfolgt primär ohne chemische Reaktion in der Gasphase. Material wird aus einem Target oder einer Quelle verdampft oder ausgeschieden und an der Substratoberfläche kondensiert. Häufige Verfahren sind thermische Verdampfung, Sputtering und Pulsed Laser Deposition (PLD). PVD-Schichten sind typischerweise hochrein und gut kontrollierbar, können aber bei höheren Temperaturen oder schlechten Abscheuraten eingesetzt werden.

Gasphasenablagerung wird in der Halbleitertechnik, Optik, Schutz- und Funktionsschichten sowie in der Beschichtung von Bauteilen eingesetzt. Typische Materialien umfassen Oxide, Nitride, Carbide, Metalle und organische Schichten. Die Auswahl des Verfahrens hängt von Anforderungen wie Konformität, Schichtdicke, Temperatur und Reinheit ab.

Zu den Vorteilen gehören eine hohe Prozesskontrolle, gute Schichtqualität und die Fähigkeit, komplexe Geometrien zu beschichten. Nachteile sind oft hohe Investitions- und Betriebskosten, potenzielle Umwelt- und Sicherheitsrisiken durch Vorläufersubstanzen sowie manchmal langsame Abscheuraten, insbesondere bei ALD.

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