Was ist eine CVD-Anlage?
CVD-Anlagen werden für das Aufbringen dünner Schichten und die Oberflächenbehandlung eingesetzt.
Die chemische Gasphasenabscheidung CVD ist ein Verfahren, das chemische Reaktionen nutzt, um chemische Substanzen in der Gasphase auf festen Oberflächen abzuscheiden. CVD-Anlagen erhitzen ein Substrat oder Basismaterial und leiten reaktive Gase oder Dämpfe in der Gasphase auf dessen Oberfläche. Die reaktiven Stoffe reagieren auf dem Substrat chemisch und bilden einen Film oder eine Beschichtung.
Mit diesem Verfahren kann eine breite Palette von dünnen Schichten und Beschichtungen hergestellt werden; CVD ist in hohem Maße kontrollierbar und reproduzierbar und ermöglicht die Erzeugung hochwertiger dünner Schichten. Es ist möglich, Eigenschaften zu steuern, die einer Kontrolle bedürfen wie Schichtdicke, Gleichmäßigkeit und Kristallinität. Viele der verwendeten Gase sind jedoch hochgiftig und müssen mit Vorsicht gehandhabt werden.
Anwendungen von CVD-Anlagen
CVD-Anlagen werden häufig für Halbleiterprodukte verwendet. Nachfolgend sind Beispiele für Anwendungen von CVD-Anlagen aufgeführt:
1. Halbleiterherstellung
CVD ist eine sehr wichtige Technologie in der Halbleiterindustrie. CVD wird beispielsweise eingesetzt, um SiO2-Schichten auf Siliziumsubstraten zu erzeugen. Dieses wird als Isolator verwendet und ist als Isolierschicht und Gate-Oxid für integrierte Schaltungen wichtig.
CVD kann auch zum Aufwachsen von Metallschichten wie Kupfer oder Aluminium verwendet werden. Dies ermöglicht die Herstellung von leitenden Schichten wie Drähten und Elektroden.
2. Optische Beschichtungen
CVD spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von optischen Geräten und Komponenten. Zunächst können optische Mehrschichtfilter hergestellt werden. Diese steuern die Durchlässigkeit oder das Reflexionsvermögen von Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich und werden als Spektralfilter oder Antireflexbeschichtungen verwendet.
Auch hochreflektierende Spiegelbeschichtungen können mittels CVD erzeugt werden, um das Reflexionsvermögen von Laserstrahlen und Optiken zu verbessern. Bei Linsen werden Schutzschichten auf der Oberfläche gebildet, um die Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit zu verbessern.
3. Schutzschichten
Schutzschichten können auf Metalloberflächen aufgebracht werden, um die Korrosions- und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Sie werden für die Oberflächenbehandlung von Metallteilen und Werkzeugen verwendet. Sie können auch für keramische Schneidwerkzeuge und Sensoren verwendet werden, um Schutzschichten auf der Oberfläche von Materialien zu bilden.
Funktionsweise der CVD-Anlage
Bei der CVD-Anlage handelt es sich um ein Verfahren, das chemische Reaktionen nutzt, um Chemikalien in der Gasphase auf festen Oberflächen abzuscheiden. Zunächst werden der Anlage Reaktionsgase oder Dämpfe zugeführt. Diese Gase sind meist Substanzen, die die für die Abscheidung und Beschichtung erforderlichen Elemente und Chemikalien enthalten. Zu den üblichen Reaktionsgasen gehören metallorganische Verbindungen, Sauerstoff und Stickstoff.
Das Substrat wird häufig erhitzt, um eine chemische Reaktion zwischen den Reaktionsgasen und dem Substrat zu fördern. Auf dem erhitzten Substrat gehen die Reaktionsgase eine chemische Reaktion ein. Dadurch können Elemente und Chemikalien aus dem Reaktionsgas auf der Substratoberfläche abgeschieden werden, so dass dünne Schichten entstehen.
Die Steuerung des Abscheidungsprozesses ist bei CVD-Anlagen wichtig. Die gewünschten Eigenschaften der Dünnschicht können durch die Einstellung von Parametern wie Abscheidungsrate und Heiztemperatur erreicht werden.
Arten von CVD-Anlagen
Es gibt verschiedene Arten von CVD-Anlagen, darunter thermische, Plasma- und optische CVD-Anlagen:
1. Thermische CVD-Anlagen
Bei thermischen CVD-Anlagen werden die Rohgase in ein Gefäß geleitet und durch Erhitzen des Substrats oder des Gefäßinneren auf eine hohe Temperatur auf dem Substrat chemisch umgesetzt. Es gibt Verfahren, bei denen nur das Substrat oder das Innere des Behälters auf eine hohe Temperatur erhitzt wird.
2. Plasma-CVD-Anlagen
Bei Plasma-CVD-Anlagen werden die als Ausgangsstoffe verwendeten Gase im Plasmazustand auf das Substrat geschichtet. Da die Schichten bei niedrigeren Substrattemperaturen als bei thermischen CVD-Anlagen gebildet werden können, ist dies bei der Herstellung von Halbleitern von Vorteil, wenn hochpräzise Abmessungen erforderlich sind.
3. Optische CVD-Anlagen
Optische CVD-Anlagen lösen chemische Reaktionen aus, indem Licht durch Entladungsröhren oder Laser auf die als Ausgangsstoffe verwendeten Gase eingestrahlt wird. Licht wird je nach Art des Lichts auf unterschiedliche Weise genutzt, z. B. zur Beschleunigung chemischer Reaktionen oder zum Aufbrechen von Bindungen zwischen Molekülen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es im Vergleich zu anderen CVD-Anlagen Filme bei sehr niedrigen Temperaturen herstellen kann.