PVD gegen CVD

Um die Unterschiede zwischen den chemischen und physikalischen Dampfabscheidungsprozessen zu diskutieren, müssen wir sie beschreiben.

Chemical Vapor Deposition (CVD) - Ein Precursor wird in eine Reaktionskammer eingeführt und wird durch symmetrische Durchflussregler und Regelventile gesteuert. Vorläufermoleküle passieren das Substrat, werden in die Grenzschicht gezogen und auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden.

Physical Vapor Deposition (PVD) besteht aus verschiedenen Methoden wie Verdampfung, Sputtern und Molekularstrahlepitaxie (MBE).

Verdunstung: Material wird zu einer Gasphase erhitzt, wo es dann durch ein Vakuum zum Substrat diffundiert.

Sputtern: Plasma wird zuerst erzeugt; Dieses Plasma enthält Argonionen und Elektronen. Als nächstes werden Atome aus dem Target ausgestoßen, nachdem sie von Argonionen getroffen wurden. Die Atome aus dem Target wandern dann durch das Plasma und bilden eine Schicht auf dem Substrat.

Molekularstrahlepitaxie: Das Substrat wird gereinigt und in eine Kammer geladen, die evakuiert und erhitzt wird, um Oberflächenverunreinigungen auszutreiben und die Oberfläche des Substrats aufzurauhen. Die Molekularstrahlen emittieren eine kleine Menge an Quellenmaterial durch einen Verschluss, der sich dann auf dem Substrat sammelt.

Vorteile und Nachteile  

Je nach Anwendung gibt es stichhaltige Argumente für die Verwendung beider Verfahren (PVD oder CVD). Ein Grund, einen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (wie z. B. Sputtern) anstelle von chemischer Gasphasenabscheidung zu verwenden, ist die Temperaturanforderung. CVD-Prozesse laufen bei viel höheren Temperaturen als PVD-Prozesse, üblicherweise zwischen 300 ° C und 900 ° C. Diese Wärme wird von einem Ofen, einer HF-Spule oder einem Laser geliefert, erwärmt jedoch immer das Substrat. Substrate, die diese Temperatur nicht tolerieren können, müssen dünne Filme aufweisen, die stattdessen durch die physikalische Form der Dampfabscheidung abgeschieden werden. Der Vorteil der Substrattemperatur in einigen CVD-Prozessen besteht darin, dass insbesondere in Kaltwandreaktoren weniger Abfallablagerungen auftreten, weil nur die erhitzten Oberflächen beschichtet werden. Unter Verwendung eines Laserheizsystems wird der chemische Gasphasenabscheidungsprozess für den Weg des Lasers selektiv; Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber physikalischen Dampfabscheidungsverfahren wie Sputtern. Molekularstrahlepitaxie (PVD-Prozess) hat einen deutlichen Vorteil der Kontrolle der chemischen Zusammensetzung, Filmdicke und Übergangsschärfe auf atomarer Ebene. Dieser Prozess ist relativ teurer, ist aber die zusätzlichen Kosten für Anwendungen wert, die eine höhere Genauigkeit erfordern. Das Sputtern (PVD-Verfahren) erfordert keine speziellen Vorläufermaterialien, wie sie in CVD verwendet werden. Das Sputtern hat einen breiteren Bereich von Materialien, die für die Abscheidung leicht verfügbar sind. Ein weiterer Vorteil der physikalischen Dampfabscheidung gegenüber der chemischen Dampfabscheidung ist das Sicherheitsproblem der Materialien, die für die chemische Gasphasenabscheidung verwendet werden. Es ist bekannt, dass einige Vorprodukte und einige Nebenprodukte toxisch, pyrophor oder korrosiv sind. Dies kann zu Problemen bei der Materialhandhabung und Lagerung führen. Es gibt Anwendungen, die beide Abscheidungsmethoden erfolgreich anwenden können. Ein erfahrener Techniker kann jedoch eine chemische oder physikalische Aufdampfung für einen Auftrag basierend auf Kriterien wie Kosten, Filmdicke, Verfügbarkeit des Quellenmaterials und Kontrolle der Zusammensetzung leicht empfehlen.