Die Dünnschichtabscheidung in der IC-Fertigung ist ein wichtiger Prozess, bei dem eine dünne Materialschicht auf ein Substrat, in der Regel einen Siliziumwafer, aufgebracht wird.
Dieses Verfahren ist für die Herstellung mikroelektronischer Bauteile wie Dioden, Mikroprozessoren und Transistoren unerlässlich.
Dünne Schichten sind in der Regel weniger als 1000 Nanometer dick.
Sie werden mit Hilfe von Abscheidungstechnologien hergestellt, bei denen das Material aus einem dampfförmigen oder gelösten Zustand auf die Substratoberfläche gebracht wird.
5 Schlüsselaspekte erklärt
1. Abscheidungsprozess
Der Abscheidungsprozess beginnt mit der Emission von Partikeln aus einer Quelle.
Dies kann durch Hitze, Hochspannung oder chemische Reaktionen ausgelöst werden.
Diese Teilchen werden dann auf das Substrat transportiert, wo sie kondensieren und eine dünne Schicht bilden.
Die beiden wichtigsten Methoden der Dünnschichtabscheidung sind die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD).
2. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
Bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) wird durch die Reaktion gasförmiger Verbindungen eine feste Dünnschicht auf dem Substrat erzeugt.
Dieses Verfahren ist in der Halbleiterindustrie weit verbreitet, da es die Abscheidung qualitativ hochwertiger Schichten ermöglicht, deren Zusammensetzung und Dicke genau kontrolliert werden kann.
CVD-Verfahren lassen sich in verschiedene Typen unterteilen, wie Niederdruck-CVD (LPCVD) und plasmaunterstütztes CVD (PECVD), die jeweils auf die spezifischen Anforderungen an die Schichteigenschaften zugeschnitten sind.
3. Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
PVD umfasst die physikalischen Prozesse der Verdampfung eines festen Materials und dessen Kondensation auf einem Substrat.
Zu den PVD-Techniken gehören Sputtern und Verdampfen, wobei die Elektronenstrahlverdampfung eine spezielle Methode ist, bei der ein Elektronenstrahl zum Erhitzen und Verdampfen des Materials verwendet wird.
PVD ist bekannt für seine Einfachheit und die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien abzuscheiden.
4. Anwendungen und Bedeutung
Die Dünnschichtabscheidung ist nicht nur für die Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung, sondern findet auch bei der Herstellung optischer Beschichtungen Anwendung.
Diese Beschichtungen verbessern die Leistung optischer Geräte, indem sie Reflexion und Streuung verringern und die Komponenten vor Umweltschäden schützen.
Durch die Möglichkeit, die Dicke und Zusammensetzung der Schichten zu steuern, lassen sich die elektronischen Eigenschaften manipulieren, was sie zu einer grundlegenden Technologie für die Herstellung moderner elektronischer Geräte und zu einer Schlüsselkomponente im aufstrebenden Bereich der Nanotechnologie macht.
5. Historischer Kontext
Eine der ältesten Formen der Dünnschichtabscheidung ist die Galvanotechnik, die seit dem frühen 19. Jahrhundert für verschiedene Anwendungen - von Silberwaren bis hin zu Stoßstangen für Autos - eingesetzt wird.
Bei diesem Verfahren wird das zu beschichtende Objekt in ein chemisches Bad getaucht, das gelöste Metallatome enthält, und dann ein elektrischer Strom angelegt, um die Abscheidung auf dem Objekt zu bewirken.
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