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Was ist PVD ?

PVD : Abkürzung für Physical Vapor Deposition.

 

  • Beschichtungsverfahren, bei dem physikalische Vorgänge zum Niederschlagen eines Filmes (einer dünnen Schicht) führen.
  • PVD Prozesse sind Vakuumprozesse.

Was ist CVD ?

CVD : Abkürzung für Chemical Vapor Deposition.

 

  • Beschichtungsverfahren, bei dem chemische Vorgänge zum Niederschlagen eines Filmes (einer dünnen Schicht) führen.

Dreizonen Modell nach Movchan und Demchishin zeichnen

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Thornton Modell zeichnen

Zone 1: porös, geringe Dichte, kleine Kristallite

Zone 2: kolumnares Wachstum mit säulenförmigen Kristallen

Zone 3: rekristallisiertes Gefüge mit Kornstruktur

Zone T: Übergangszone mit dicht gepackten, faserförmigen Kristallen

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Verbessertes Thornton-Modell zeichnen

Wachstumszonen in

  • Abhängigkeit einer Substratvorspannung U_su Biasspannung
  • Verschiebung der Zonen grenzen mit steigendem U_su zu niedrigeren T_S/T_M Werten
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Sättigungsdampfdruck ?

Druck, bei dem dynamisches Gleichgewicht zwischen austretenden und sich anlagernden Molekülen besteht

PVD-Verfahren ?

Thermische Verfahren

  • Aufdampfen
  • Molekularstrahlepitaxie

 

Plasmaprozesse

  • Kathodenzerstäubung

                - DC-Sputtern

                - RF-Sputtern

                - Magnetron

  • Ionenstrahlsputtern

Aufdampfanlage zeichnen und beschriften

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Aufdampfprozess Vor- und Nachteile

Vorteile:

  • Hohe Abscheidungsraten: bis zu einigen µm/min
  • Jeder Werkstoff beschichtbar , auch Kunststoff
  • Geringe thermische Belastung des zu beschichtenden Substrats

 

Nachteile:

  • Geringe Haftfestigkeit der Schichten aufgrund geringer kinetischen Energie der Dampfteilchen, Substratheizung erhöht Schichthaftung
  • Legierungen nur schwer herstellbar (unterschiedliches Verdampfen der Legierungskomponenten)

Magnetron ?

Magnetron-Magnetfeld zwingt Elektronen auf geschlossene Bahn (“Race Track”), in deren Bereich besonders dichtes Plasma entsteht

CVD Reaktionsprozesse nennen

  • Pyrolyse
  • Reduktion
  • Oxidation
  • Redoxreaktion
  • Hydrolyse
  • Nitridbildung
  • Carbidbildung

Transport- und Reaktionsprozesse

  1. Transport der reaktiven Komponenten im Gasstrom zur Schichtniederschlagszone
  2. Reaktion in der Gasphase, Bildung von Schichtausgangs- und Nebenprodukten
  3. Transport zum Schichtwachstumsbereich
  4. Adsorption der Schichtausgangsprodukte an der Oberfläche des wachsenden Films
  5. Oberflächendiffusion zur Wachstumszone
  6. Desorption von Schichtreaktionsprodukten
  7. Oberflächenreaktion mit Einbau der Schichtkomponenten ins Kristallgitter des wachsenden Films
  8. Desorption von Reaktionsnebenprodukten
  9. Abtransport der Reaktionsnebenprodukte vom Reaktionsbereich zum Reaktorausgang
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CVD Verfahren nennen und ordnen

Einteilung nach vorherrschendem Druck

  • APCVD / RPCVD –10^4-10^5 Pa
  • LPCVD – 10^2 Pa

1. Faradaysches Gesetz ?

„Die bei einer Elektrolyse abgeschiedene Masse ist der Elektrizitätsmenge, welche durch den Elektrolyt geflossen ist, direkt proportional.“

2. Faradaysches Gesetz ?

„Die durch eine bestimmte Ladungsmenge abgeschiedene Masse eines Elements ist proportional zur Atommasse des abgeschiedenen Elements und umgekehrt proportional zu seiner Wertigkeit.“

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Bedingungen für die Abscheiden von Legierungen

Zwei Bedingungen müssen erfüllt sein:

  1. Mindestens eines der Metalle muss galvanisch abscheidbar sein.
  2. Ihre Potenziale sollten nahe beieinander liegen. (An einer Elektrode kann nur ein Potenzial anliegen)