Nennen und beschreiben Sie die Teilprozesse des einfachen CVD Prozesses.
Transport der Reaktanden in der Gasphase mittels Trägergas in Abscheiderregion
Diffusion: der Moluküle durch die phasengrenze an Gasraum/Grenzschicht
Adsorbtion der Reaktanden an Substratoberfläche
Oberflächenracktionen: Bildund der Reaktionsnebenprodukte, Dissoziation der Moleküle, Oberflächendiffusion der Radikale
Desorption der flüchtigen Reationsnebenprodukte
Transport der Reaktionsnebenprodukte durch diffuison aus der Grenzschicht
Abtransport der Nebenprodukte aus Reaktor
Was für Voraussetzungen bestehen an die Edukte im CVD Prozess?
Die Edukte (Präkursoren) müssen als flüchtige Verbindung vorliegen.
Skizzieren Sie schematisch den Aufbau eines CVD-Reaktors (z. B. horizontaler Warmwandreakto
Nennen Sie die grundlegenden Reaktionsarten für CVD-Prozesse. Geben Sie jeweils eine Beispielreaktion an.
Wasserstoffreduktion: WF6 (g) + 3H2 (g) -> W (s) + 6HF (g)
Oxidations- und Hydrolysereaktion: SiH4 (g) + O2 (g) -> SiO2 (s) + 2H2 (g)
Thermische Abbaureaktionen (Pyrolyse): CH4 (g) -> C (s) + 2H2 (g)
Welche Teilprozesse des CVD-Prozesses limitieren die Abscheiderate?
Die Rate des Schichtwachstums ist immer vom langsamsten Teilprozess abhängig.
In Abhängigkeit der Prozessparameter (Temperatur, Druck, Strömungsbedingungen) ist dies entweder der Diffusionsprozess (2, 6; bei hohen Temperaturen) oder die Oberflächenreaktion (4).
Skizzieren Sie qualitativ in einem 1/T – log Schichtwachstumsrate – Diagramm die 3 Bereiche der Abscheiderate. Welche 3 Bereiche gibt es?
Nennen Sie die beiden Varianten der CVD-Reaktoren hinsichtlich der Energiezufuhr. Welche Vor- und Nachteile haben die jeweiligen Varianten?
Heiswandreaktor:
+
Reaktor wird beheizt -> einf Temepraturregung
Wachstumbeidngung kontrollierbar (homogene schichten )
-
Reaktiosnwände ebenfalls beschichtet
Partikelbildung im Gasraum
Kaltwandreaktor:
Hohe Reinheit
Hohe Wachstumrahten
schichtabscheidung nur auf substrat
Ungenaue Temperaturkontrolle (inhomogene schichten)
Thermische Konvektionen
Nennen Sie zwei Varianten der CVD-Reaktoren hinsichtlich der Anordnung. Welche Vorund Nachteile haben die jeweiligen Varianten?
Horziontal
Gleichmäsige Temperaturfeld
Einfache Beladung über Schieber
Heiswandreaktor
kaum Möglichkeit der Plasmaunterstützung
Verunreinigeungne beim EInschieben
Vertikal
Bessere Verteilugng der Edukte
Plamaunterstürzung möglich
Geringes Fassungvermögen
ungleichmasiges Temperaturfeld
Was versteht man unter CVI? Beschreiben Sie die Unterschiede zum konventionellen CVD.
CVI: Chemical Vapour Infiltration
Verfahrensvariante für Beschichtung poröser Substrate / Faser
Möglich durch zusätzliche Transportvorgänge
Edukte gelangen tief ind die Porde des Substrat und können dort Schicht bilden
Warum muss der CVI-Prozess zwingend reaktionskontrolliert geführt werden?
Sonst droht unvolständige Inflationtration, da Abscheidungsrate höher Diffusionrate
Was versteht man unter ALD? Beschreiben Sie die grundlegenden Prozessschritte
Atomic Layer Deposition und Vor- Nachteike
Abwechselnde, Zyklische Abscheidung von zwei selbstbegrenzenden Reaktionen
Zyklus aus vier Prozessschritten:
1. Einlass Reaktand A
2. Spülung
3. Einlass Reaktand B
4. Spülung
Gute Schichtdickenkontrolle
Multilayerschichten
Seprate Dosierung der Vorstufen
gleichmäßger gasfluss nicht relevant geeignet zur Beschichtung großer strukturierter Flächen
Hoher gasdurchsatz
Geringer Abscheiderrate
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