chemischdampfabscheidung

Chemische Dampfabscheidung (CVD) ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Festkörperfilme auf Substraten durch chemische Reaktionen gasförmiger Vorstufen an der Substratoberfläche. Die flüchtigen Vorstufen werden in den Reaktor geführt, auf der heißen Oberfläche adsorbiert und reagieren zu einem Feststoff, während gasförmige Nebenprodukte aus dem Reaktor abgetragen werden. CVD ermöglicht dichte, gut haftende Schichten und eine gute Konformität auch bei komplexen Geometrien.

Zu den zentralen Unterarten gehören LPCVD (Low-Pressure CVD), APCVD (Atmospheric-Pressure CVD) sowie PECVD (Plasma-unterstützte CVD) und MOCVD (Metal-Organic CVD). ALD (Atomic Layer Deposition) wird oft separat betrachtet, ist aber verwandt, da beide Verfahren schichtweise durch Oberflächenreaktionen arbeiten. PECVD nutzt Plasma, um Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen zu ermöglichen; LPCVD arbeitet bei niedrigem Druck, oft mit höheren Temperaturen; APCVD erfolgt bei Atmosphärendruck.

Typische Prozessbedingungen variieren je nach Material und Vorstufen: Temperaturen reichen oft von einigen hundert bis über tausend Grad Celsius; Drücke von mbar bis Atmosphärendruck; Vorstufen umfassen Silanverbindungen, Metallorganische Vorstufen, Sauerstoff- oder Stickstoffquellen.

Verwendete Materialien umfassen Silizium-, Siliziumdioxid-, Siliziumnitid- und Siliziumcarbid-Schichten, Metalloxide wie Al2O3 oder TiO2, Nitride sowie Schichten aus Graphen oder anderen 2D-Materialien. Typische Anwendungen liegen in der Halbleiterindustrie (Isolations- und Schutzschichten, Gate- und Diffusionsbarrieren), optischen Beschichtungen, Schutz- und tribologischen Beschichtungen sowie in Solarzellen und Sensorik.

Vorteile der CVD liegen in der hohen Reinstheit, guten Gleichmäßigkeit und Konformität über großflächige oder komplexe Geometrien. Nachteile sind die hohe Prozesskomplexität, Kosten, Temperaturniveau und der Umgang mit potenziell gefährlichen Vorstufen.