Zu den Materialien, die bei der thermischen Verdampfung verwendet werden, gehören eine Vielzahl von Quellen und Formen, die in erster Linie dazu dienen, die Erhitzung und Verdampfung von Materialien in einer Hochvakuumumgebung zu erleichtern. Die Quellen bestehen in der Regel aus Materialien wie Wolfram, Tantal oder Molybdän und werden in Form von Schiffchen, Körben, Fäden und beschichteten Stäben hergestellt. Diese Quellen sind so konstruiert, dass sie hohen Temperaturen standhalten und die Verdampfungsmaterialien, die in Form von Stücken, Folien, Pellets, Drähten, Stäben, Schüssen und Kugeln vorliegen können, effektiv erhitzen.
Thermische Verdampfungsquellen:
- Boote: Diese werden häufig verwendet und sind in verschiedenen Größen erhältlich. Größere Boote benötigen in der Regel eine höhere Leistung für die gleiche Abscheidungsrate, können aber höhere maximale Abscheidungsraten bewältigen.
- Körbe und Fäden: Diese werden ebenfalls verwendet und dienen häufig als Träger für Tiegel oder zur direkten Beheizung der Verdampfungsmaterialien.
- Beschichtete Stäbe: Diese können mit einer passiven Materialbeschichtung, z. B. Aluminiumoxid, versehen sein, um ihre Leistung oder Haltbarkeit zu verbessern.
Verwendete Materialtypen:
- Metalle: Zu den häufig verwendeten Metallen gehören Gold, Silber, Titan und Kupfer. Diese Materialien werden aufgrund ihrer Leitfähigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit ausgewählt.
- Halbleiter: Materialien wie Siliziumdioxid werden für Anwendungen verwendet, die besondere elektrische Eigenschaften erfordern.
- Refraktäre Metalle: Wolfram und Molybdän werden aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts und ihrer Beständigkeit bei starker Hitze verwendet.
Techniken zum Erhitzen:
- Widerstandsheizung Verdampfung: Das Material wird in einem widerstandsbeheizten Tiegel erhitzt, und der Dampf kondensiert auf dem Substrat.
- Elektronenstrahlverdampfung: Ein Elektronenstrahl wird auf das Material fokussiert und führt zu einer schnellen Erhitzung und Verdampfung.
- Blitzverdampfung: Das Material wird mit einem Hochstromimpuls oder einer intensiven Wärmequelle schnell auf seine Verdampfungstemperatur erhitzt.
- Verdampfung durch Induktionserwärmung: Bei der Induktionserwärmung werden im Ausgangsmaterial Ströme induziert, die zu einer Erwärmung und Verdampfung führen.
Prozess-Übersicht:
Bei der thermischen Verdampfung wird ein festes Material in einer Hochvakuumkammer erhitzt, bis es siedet und verdampft, wobei ein Dampfdruck entsteht. Dieser Dampf bildet eine Wolke, die durch die Kammer wandert und sich als dünner Film auf dem Substrat ablagert. Die Vakuumumgebung sorgt dafür, dass der Dampfstrom ohne Reaktion oder Streuung an anderen Atomen fließt.
Diese ausführliche Erläuterung behandelt die bei der thermischen Verdampfung verwendeten Materialien und Methoden und vermittelt ein umfassendes Verständnis des Prozesses und seiner Anwendungen in verschiedenen Branchen.
