Die Dünnschichtabscheidung ist ein Verfahren zum Aufbringen einer sehr dünnen Materialschicht auf ein Substrat, die zwischen einigen Nanometern und 100 Mikrometern dick sein kann. Diese Technologie ist von entscheidender Bedeutung für die Herstellung moderner Elektronik wie Halbleiter, optische Geräte und Solarzellen. Die Abscheidung kann in zwei Hauptarten unterteilt werden: chemische Abscheidung und physikalische Gasphasenabscheidung (PVD).
Chemische Abscheidung:
Bei der chemischen Abscheidung werden chemische Reaktionen genutzt, um Materialien auf einem Substrat abzuscheiden. Eine gängige Methode ist das Precursor-Gas-Verfahren, bei dem ein metallhaltiger Precursor in einer Aktivierungszone aktiviert wird, um einen aktivierten Precursor zu bilden. Diese Vorstufe wird dann in eine Reaktionskammer transportiert, wo sie abwechselnd mit einem reduzierenden Gas auf dem Substrat adsorbiert wird, wodurch in einem zyklischen Abscheidungsprozess eine dünne Schicht entsteht.Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD):
PVD nutzt mechanische, elektromechanische oder thermodynamische Mittel zur Abscheidung eines festen Films. Im Gegensatz zur chemischen Abscheidung beruht PVD nicht auf chemischen Reaktionen, um Materialien mit dem Substrat zu verbinden. Stattdessen wird in einer Niederdruck-Dampfumgebung gearbeitet, in der das abzuscheidende Material in einen energetischen Zustand versetzt wird, der dazu führt, dass Partikel aus der Oberfläche entweichen. Diese Teilchen bewegen sich auf einem geraden Weg und kondensieren beim Auftreffen auf ein kühleres Substrat und bilden eine feste Schicht. Dieses Verfahren ist in der Regel gerichtet und weniger konform.
Techniken und Prinzipien:
Die Wahl des Beschichtungsverfahrens hängt von der Anwendung, den Ziel- und Substratmaterialien und den gewünschten Schichteigenschaften wie Gleichmäßigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit ab. Zu den gebräuchlichen Verfahren gehören Aufdampfen, Sputtern, Ionenstrahlabscheidung und chemische Gasphasenabscheidung. Bei jedem Verfahren wird eine Vakuumumgebung geschaffen, um die freie Bewegung der Partikel von der Quelle zum Substrat zu erleichtern, wo sie kondensieren und die dünne Schicht bilden.
