Die Niederdruck-CVD (LPCVD) wird bei niedrigen Drücken durchgeführt, um gleichmäßigere Abscheidungsraten zu erzielen und Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen als bei Atmosphärendruck-CVD zu ermöglichen.
Dies ist besonders vorteilhaft für die Abscheidung von Schichten auf Materialien mit niedrigeren Schmelztemperaturen und zur Verringerung des Risikos einer thermischen Schädigung des Substrats.
4 Hauptvorteile der Niederdruck-CVD
1. Niedrigere Temperaturreaktionen
Bei der LPCVD können chemische Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen ablaufen als bei der herkömmlichen CVD.
Dies ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um Substrate oder zuvor abgeschiedene Schichten geht, die hohen Temperaturen nicht standhalten.
So haben beispielsweise Materialien wie Aluminium einen niedrigeren Schmelzpunkt und würden durch die hohen Temperaturen, die bei herkömmlichen CVD-Verfahren erforderlich sind, beschädigt werden.
Durch die Senkung des Drucks kann die Aktivierungsenergie für die Reaktionen verringert werden, so dass der Prozess bei niedrigeren Temperaturen ablaufen kann, ohne die Qualität der Schicht zu beeinträchtigen.
2. Gleichmäßige Abscheidungsraten
Bei niedrigem Druck erhöht sich die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle erheblich.
Dies bedeutet, dass die Gasmoleküle längere Strecken zurücklegen, ohne mit anderen Molekülen zusammenzustoßen, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Reaktanten auf der Substratoberfläche führt.
Infolgedessen wird die Abscheidungsrate gleichmäßiger, was zu einer besseren Qualität der Schichten mit weniger Defekten führt.
Diese Gleichmäßigkeit ist entscheidend für Anwendungen, bei denen eine präzise und gleichmäßige Schichtdicke erforderlich ist.
3. Reduzierte Gasphasenreaktionen
Niedriger Druck verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Gasphasenreaktionen.
Bei der CVD unter Atmosphärendruck stoßen die Gasmoleküle häufig zusammen, was zu unerwünschten Reaktionen in der Gasphase führen kann, bevor sie das Substrat erreichen.
Durch diese Reaktionen können Partikel entstehen, die den Film verunreinigen oder raue Oberflächen verursachen.
Durch den Betrieb bei niedrigeren Drücken wird die Häufigkeit dieser Zusammenstöße verringert, wodurch die Bildung unerwünschter Nebenprodukte minimiert und die Sauberkeit und Glätte der abgeschiedenen Schichten verbessert wird.
4. Bessere Kontrolle und Reproduzierbarkeit
Die LPCVD erfordert eine sorgfältige Kontrolle von Parametern wie Betriebsdruck, Durchflussrate des Precursorgases, Eingangsleistung, Substrattemperatur und Vorspannung.
Dieses Maß an Kontrolle ist notwendig, um die Reproduzierbarkeit des Abscheidungsprozesses zu gewährleisten und die gewünschten Schichteigenschaften zu erzielen.
Die kinetische Steuerung bei der CVD bei niedrigem Druck, bei der die Diffusion der Reaktanten zur Oberfläche schnell erfolgt und die Reaktion von der Oberflächenreaktionsrate dominiert wird, führt im Allgemeinen zu einer Verbesserung der Schichtqualität im Vergleich zur CVD bei atmosphärischem Druck.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Durchführung von CVD bei niedrigem Druck den Prozess verbessert, indem sie niedrigere Temperaturen ermöglicht, gleichmäßige Abscheidungsraten fördert, Gasphasenreaktionen reduziert und eine bessere Kontrolle über den Abscheidungsprozess ermöglicht, was letztlich zu qualitativ hochwertigeren und besser reproduzierbaren dünnen Schichten führt.
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