Bei der chemischen Abscheidung, insbesondere der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), wird ein fester Film auf einem Substrat durch eine Reihe von chemischen Reaktionen mit gasförmigen Vorläufern gebildet. Diese Methode ist in der Halbleiterindustrie und für die Herstellung hochwertiger dünner Schichten von entscheidender Bedeutung. Der Prozess umfasst in der Regel mehrere wichtige Schritte:
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Verdampfung und Transport: Der erste Schritt besteht in der Verdampfung einer flüchtigen Verbindung, bei der es sich um den abzuscheidenden Stoff handelt. Das verdampfte Material wird dann zum Substrat transportiert, häufig unter Vakuumbedingungen, um eine effiziente Übertragung zu gewährleisten.
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Adsorption und Oberflächenreaktionen: Sobald die gasförmigen Stoffe das Substrat erreicht haben, werden sie an dessen Oberfläche adsorbiert. Dort werden sie thermisch zersetzt oder reagieren mit anderen vorhandenen Gasen, was zur Bildung von Atomen und Molekülen auf der Oberfläche führt.
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Oberflächendiffusion und Keimbildung: Die adsorbierten Spezies diffundieren über die Oberfläche, um geeignete Wachstumsstellen zu finden. Die Keimbildung erfolgt, indem sich diese Spezies zusammenballen und die Bildung eines Films einleiten.
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Filmwachstum und Desorption: Je mehr Spezies zusammenkommen, desto größer wird der Film. Gleichzeitig werden gasförmige Nebenprodukte oder nicht umgesetzte Ausgangsstoffe von der Oberfläche desorbiert und vom Substrat abtransportiert.
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Abscheidung nichtflüchtiger Produkte: Die nichtflüchtigen Reaktionsprodukte lagern sich auf dem Substrat ab und bilden einen festen Film. Für diese Abscheidung sind besondere Bedingungen erforderlich, u. a. hohe Temperaturen (etwa 1000 °C) und unterschiedliche Drücke von einigen Torr bis über Atmosphärendruck.
Das CVD-Verfahren ist vielseitig und ermöglicht die Abscheidung einer breiten Palette von Materialien wie Siliziden, Metalloxiden, Sulfiden und Arseniden. Die erzeugten hochwertigen Schichten sind für Anwendungen in der Elektronik, Optik und anderen High-Tech-Industrien unerlässlich.
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