Die chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) ist ein vielseitiges Verfahren, das in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt wird, und der Druck, mit dem es arbeitet, kann die Ergebnisse erheblich beeinflussen.
Der Druck bei CVD kann je nach Art des CVD-Verfahrens stark variieren.
Es gibt drei Haupttypen von CVD-Verfahren, die allgemein diskutiert werden: Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD), Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD) und High Temperature APCVD.
Chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD)
LPCVD arbeitet bei einem Druck von weniger als 133 Pa (oder 1 Torr).
Dieser niedrige Druck erhöht die mittlere freie Weglänge der Moleküle und den Gasdiffusionskoeffizienten.
Infolgedessen wird der Massentransfer von gasförmigen Reaktanten und Nebenprodukten beschleunigt, was die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Bildung dünner Schichten erhöht.
Dieser Aufbau ermöglicht die Beladung mit dicht gepackten Chips, wodurch sich die Anzahl der pro Charge verarbeiteten Chips erhöht.
Das LPCVD-Verfahren ist bekannt für die Herstellung dünner Schichten mit besserer Stufenbedeckung, guter Kontrolle über Zusammensetzung und Struktur und hohen Abscheideraten.
Es wird in der Halbleiterindustrie häufig für die Abscheidung von Materialien wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Polysilizium und verschiedenen dotierten und glasartigen Schichten verwendet.
Chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD)
APCVD arbeitet bei normalem Atmosphärendruck, d. h. bei etwa 1 atm (101325 Pa oder 760 Torr).
Dieses Verfahren eignet sich für kontinuierliche Inline-Prozesse und ist aufgrund seiner Kompatibilität mit vakuumfreien Verfahren besonders attraktiv für die Großserienfertigung.
APCVD wird für die Abscheidung verschiedener Oxide verwendet und kommt beispielsweise bei der Herstellung von Fotovoltaikzellen zum Einsatz.
Die Hochtemperatur-APCVD, eine Variante, wird für die Abscheidung von epitaktischen Silizium- und Verbundschichten sowie von harten metallurgischen Beschichtungen wie Titancarbid und Titannitrid verwendet.
Allgemeine Überlegungen zur CVD
Das CVD-Verfahren erfordert im Allgemeinen hohe Temperaturen und kann bei verschiedenen Drücken betrieben werden, von einigen Torr bis über Atmosphärendruck.
Die Wahl des Drucks hängt von den spezifischen Anforderungen des Abscheidungsprozesses ab, einschließlich der Art des abzuscheidenden Materials, der gewünschten Schichteigenschaften und der wirtschaftlichen und praktischen Zwänge des Herstellungsprozesses.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Druck bei der CVD von sehr niedrigem Druck (wie bei der LPCVD) bis zu atmosphärischem Druck (wie bei der APCVD) reichen kann, wobei jeder Druckbereich spezifische Vorteile und Anwendungen bietet.
Die Wahl des richtigen Drucks ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten Schichteigenschaften und der Prozesseffizienz.
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