Die thermische Verdampfung ist zwar eine kosteneffiziente Methode für die Abscheidung dünner Schichten, hat aber einige bemerkenswerte Nachteile.Dazu gehören Probleme mit der Materialkompatibilität, z. B. Rissbildung und Temperaturschock, sowie Probleme mit der Filmqualität, z. B. schlechte Gleichmäßigkeit, hohe Verunreinigungswerte und Filme mit geringer Dichte.Darüber hinaus ist die Abscheidung von Legierungen aufgrund der unterschiedlichen Dampfdrücke der Komponenten schwierig, und das Verfahren ist nur begrenzt skalierbar.Trotz der höheren Abscheidungsraten im Vergleich zum Sputtern ist die thermische Verdampfung aufgrund dieser Nachteile für bestimmte Anwendungen weniger geeignet, insbesondere für solche, die hochreine, gleichmäßige und dichte Schichten erfordern.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Rissbildung im Boot und Thermoschock:
- Boot knacken:Dies ist auf die Legierung zwischen dem Bootmaterial und dem Verdampfungsmittel bei hohen Temperaturen zurückzuführen.Ist das Boot gerissen, muss es entsorgt werden, was zu erhöhten Kosten und Ausfallzeiten führt.
- Thermischer Schock:Schnelles Aufheizen und Abkühlen kann zu thermischen Schocks und damit zu Rissen im Boot führen.Um dies zu vermeiden, muss die Stromzufuhr zur Quelle gleichmäßig hoch- und runtergefahren werden, um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten.
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Fragen zur Filmqualität:
- Schlechte Uniformität:Ohne den Einsatz von Planetensystemen und Masken ist es schwierig, eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen.
- Hohe Verunreinigungsgrade:Die thermische Verdampfung weist von allen PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) die höchsten Verunreinigungsgrade auf.
- Filme mit geringer Dichte:Die erzeugten Filme haben oft eine geringe Dichte, die jedoch mit Hilfe von Ionenunterstützungstechniken verbessert werden kann.
- Mäßiger Filmstress:Die Schichten können mäßige Spannungen aufweisen, was ihre mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen kann.
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Herausforderungen bei der Legierungsabscheidung:
- Unterschiedliche Dampfdrücke:Legierungen enthalten Materialien mit unterschiedlichen Dampfdrücken, was die Kontrolle der Verdampfungsraten der einzelnen Komponenten erschwert.
- Komplexe Prozesse:Ein Ansatz besteht darin, zwei Quellen gleichzeitig in getrennten Tiegeln zu schmelzen und jede Verdampfungsrate separat zu steuern, was komplex und schwierig zu handhaben ist.
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Begrenzte Skalierbarkeit:
- Probleme mit der Skalierbarkeit:Die thermische Verdampfung ist nicht ohne weiteres skalierbar, so dass sie sich weniger für großtechnische Anwendungen eignet.
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Vergleich mit Sputtern:
- Höhere Ablagerungsraten:Die thermische Verdampfung bietet im Vergleich zum Sputtern höhere Abscheideraten, aber dieser Vorteil wird durch die oben genannten Nachteile wieder aufgehoben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die thermische Verdampfung zwar eine kosteneffiziente Methode für bestimmte Anwendungen ist, aber aufgrund ihrer Nachteile, wie z. B. Bootsrissbildung, schlechte Schichtqualität, Schwierigkeiten bei der Abscheidung von Legierungen und begrenzte Skalierbarkeit, für hochpräzise und großtechnische Anwendungen weniger geeignet ist.Ausführlichere Informationen über die thermische Verdampfung finden Sie in diesem thermische Verdampfung Ressource.
Zusammenfassende Tabelle:
| Benachteiligung | Beschreibung |
|---|---|
| Rissbildung bei Booten | Die Legierung zwischen Bootsmaterial und Verdunstungsflüssigkeit verursacht Risse und erhöht die Kosten. |
| Thermischer Schock | Schnelles Erhitzen/Abkühlen führt zu Rissbildung; erfordert gleichmäßige Leistungsrampen. |
| Schlechte Gleichmäßigkeit des Films | Eine gleichmäßige Schichtdicke ist ohne Planetensysteme oder Masken schwer zu erreichen. |
| Hohe Verunreinigungsgrade | Höchste Verunreinigungsgrade unter den PVD-Verfahren. |
| Filme mit geringer Dichte | Schichten haben oft eine geringe Dichte, können aber mit ionenunterstützten Techniken verbessert werden. |
| Herausforderungen bei der Legierungsabscheidung | Schwankende Dampfdrücke erschweren die Kontrolle der Verdampfungsraten. |
| Begrenzte Skalierbarkeit | Nicht leicht skalierbar für groß angelegte industrielle Anwendungen. |
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