Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung

PECVD

  • Ermöglicht Beschichtungen bei niedriger Temperatur
  • Geeignet für temperatursensible Substrate wie Kunststoff
  • Komplexe Bauteilbeschichtung möglich

Plasma­un­ter­stützte chemische Gaspha­sen­ab­scheidung

Bei der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (Plasma Enhanced CVD – PECVD) wird die chemische Reaktion durch ein Plasma unterstützt. Dies verringert die Temperaturbelastung des Substrates, weil dank Plasma Temperaturen zwischen 200 und 500 °C ausreichend sind, um die Schichtbildung zu erreichen.

Das Plasma kann in direkter Nachbarschaft des Substrates gezündet werden (Direkt-Plasma-Methode). Für empfindliche Substrate wie Halbleiterwafer besteht dabei allerdings die Gefahr der Schädigung durch Strahlung und Ionenbeschuss.

Bei der Remote-Plasma-Methode hingegen ist das Plasma räumlich vom Substrat getrennt. Die Barriere schützt das Substrat; sie ermöglicht außerdem die selektive Anregung von einzelnen Bestandteilen des Prozessgasgemisches. Allerdings ist eine sorgfältige Auslegung des Prozesses erforderlich, damit die chemische Reaktion wirklich erst dann erfolgt, wenn die aktivierten Elementarteilchen die Substratoberfläche erreicht haben.

Die Anwendungen dieses „Niedertemperatur-CVD“-Verfahrens sind vielfältig, und FHR verfügt in diesem Bereich über sehr viel Knowhow. So ist PECVD eine interessante Alternative für die Beschichtung von Substraten, die hohe Temperaturen nicht vertragen. Die Methode ermöglicht beispielsweise das Aufbringen dünner funktionaler Schichten auf Kunststofffolien.

In der Halbleiterindustrie wird dieses Beschichtungsverfahren ebenfalls häufig eingesetzt, weil bei hohen Temperaturen durch Diffusionsprozesse unter anderem Dotierprofile zerstört werden können. Mit PECVD lassen sich zudem viele Verbindungen abscheiden, die in der Mikroelektronik benötigt werden, wie amorphes Silizium, Siliziumnitrid oder Siliziumoxid.

Die PECVD-Anlagen von FHR sind kundenspezifisch ausgelegt und speziell an die jeweiligen Prozessanforderungen angepasst. PECVD-Kompartimente werden zudem häufig eingesetzt, um die technologische Bandbreite von Sputter-Anlagen zu erweitern. FHR überzeugt in jedem Falle durch wettbewerbsfähige Preise und exzellente Anlagenqualität.

Chemische Gaspha­sen­ab­scheidung

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD – Chemical Vapour Deposition) ist eine bewährte Beschichtungsmethode, die in der Dünnschichttechnologie ebenfalls häufig eingesetzt wird. Dabei wird auf der erhitzten Oberfläche eines Substrates durch eine chemische Reaktion aus der Gasphase ein Feststoff in dünner Schicht abgeschieden. FHR bietet hier speziell Lösungen zur CVD-Beschichtung von Drähten und Fasern beispielsweise aus Kohlenstoff oder Siliziumkarbid (SiC).

CVD-Beschichtungen sind Hochtemperaturprozesse. Erforderlich sind dafür Temperaturen von 500°C und mehr, sowie zumeist eine sehr hohe Energiezufuhr. Ein Vakuum in der Prozesskammer erleichtert durch einen niedrigeren Siedepunkt den Übergang von Precursor-Substanzen in die Gasphase und verhindert zudem unerwünschte chemische Reaktionen.

Anders als die PVD-Verfahren ermöglicht die chemische Gasphasenabscheidung die konforme Beschichtung auch komplexer Formen und dreidimensionaler Oberflächen. Mit CVD-Verfahren lassen sich auch feinste Strukturen auf Wafern erzeugen.

Voraussetzung für eine Beschichtung per CVD ist, dass geeignete Ausgangsstoffe zur Verfügung stehen, die es gestatten, alle Komponenten der Schicht, die erzeugt werden soll, in die Prozesskammer einzubringen. So werden beispielsweise für die Abscheidung von Siliziumnitrid die Ausgangsstoffe Ammoniak und Dichlorsilan eingesetzt. Zinnchlorid oder Zinn-organische Verbindungen und Sauerstoff oder Wasserdampf sind Ausgangsstoffe für Wärmeschutzschichten auf Flachglas aus Zinnoxid. Dünne Schichten aus Zinnoxid schützen auch Behälterglas in Abfüllanlagen vor Beschädigungen durch Stöße und andere mechanische Einwirkungen.

Da der Zustand der Substratoberfläche Einfluss auf das Schichtwachstum hat, ist es bei entsprechender Auslegung des Prozesses möglich, Metalle gezielt in bestimmten Abschnitten der Oberfläche aufwachsen zu lassen – beispielsweise nur in elektrisch leitfähigen Bereichen, nicht aber in isolierenden. Diese Möglichkeiten zur selektiven Beschichtung machen CVD und PECVD besonders interessant für die Mikroelektronik.