Die thermische chemische Gasphasenabscheidung (TCVD) ist ein Verfahren für das Wachstum dünner Schichten, bei dem hohe Temperaturen zur Aktivierung chemischer Reaktionen eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird eine feste Schicht auf einer erhitzten Oberfläche durch chemische Reaktionen in der Dampfphase abgeschieden. TCVD umfasst verschiedene Technologien wie die metallorganische chemische Gasphasenabscheidung, die chemische Gasphasenabscheidung von Chloriden und die chemische Gasphasenabscheidung von Hydriden.
Das TCVD-Verfahren kann je nach Art der chemischen Reaktion in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:
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Chemische Transportmethode: Bei dieser Methode reagiert das Material für die Dünnschicht mit einer anderen Substanz im Quellenbereich, wobei ein Gas entsteht. Dieses Gas wird dann in den Wachstumsbereich transportiert, wo es eine thermische Reaktion durchläuft, um das gewünschte Material zu bilden. Die Vorwärtsreaktion findet während des Transportprozesses statt, die Rückwärtsreaktion während des Kristallwachstums.
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Pyrolyse-Verfahren: Bei dieser Methode werden flüchtige Substanzen, die die Elemente des Films enthalten, zum Wachstumsbereich transportiert und die gewünschten Substanzen durch thermische Zersetzungsreaktionen erzeugt. Die Wachstumstemperatur liegt bei dieser Methode normalerweise zwischen 1000 und 1050 Grad Celsius.
Zu den allgemeinen Schritten bei der TCVD gehören:
- Verdampfung einer flüchtigen Verbindung: Die abzuscheidende Substanz wird zunächst verdampft, wobei sie sich in einen Dampf verwandelt.
- Thermische Zersetzung oder chemische Reaktion: Der Dampf zersetzt sich thermisch in Atome und Moleküle oder reagiert mit anderen Dämpfen, Flüssigkeiten oder Gasen auf dem Substrat.
- Ablagerung von nichtflüchtigen Reaktionsprodukten: Die nichtflüchtigen Produkte der Reaktion werden dann auf dem Substrat abgeschieden.
Für diesen Prozess sind in der Regel Drücke von einigen Torr bis über Atmosphärendruck und relativ hohe Temperaturen von etwa 1000 °C erforderlich.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die thermische chemische Gasphasenabscheidung eine wichtige Technik zur Herstellung dünner Schichten ist, bei der chemische Hochtemperaturreaktionen zur Abscheidung von Materialien auf Substraten eingesetzt werden. Das Verfahren ist vielseitig und kann durch Anpassung der verwendeten Reaktionstypen und Bedingungen an verschiedene spezifische Bedürfnisse angepasst werden.
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