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Fraunhofer-Institut fuer Schicht- und Oberflaechentechnik IST
 
Kohlenstoffschichten    
 
CVD


CVD


Diamantbeschichtung von Schaftfräsern im Heißdraht-CVD-Verfahren.
  Bei der chemischen Gasphasenabscheidung liegen gasförmige Komponenten vor. Der Schichtwerkstoff bildet sich durch chemische Reaktionen, die in der Gasphase sowie auf der Substratoberfläche ablaufen. Um die Oberflächenreaktionen zu ermöglichen, werden erhöhte Substrattemperaturen benötigt. Sie können bis zu 1000 °C betragen. Auch diese Prozesse können durch ein Plasma unterstützt werden, das die Reaktionsrate erhöht, wodurch die Beschichtungstemperatur gesenkt werden kann (PA-CVD).

Für die CVD-Abscheidung von Diamant ist eine sogenannte Aktivierung nötig, um das eingebrachte Wasserstoffgas in sehr reaktionsfreudige Wasserstoffradikale aufzuspalten. Die Aktivierung kann durch zwei unterschiedliche Methoden erreicht werden. Zum einen, indem in der Nähe der Substratoberfläche Temperaturen von über 2000 °C eingebracht werden. Dies geschieht üblicherweise durch heiße Drähte, die durch Stromdurchfluss geheizt werden (Heißdraht-CVD, Hot-filament CVD oder Hot-wire CVD). Die andere Methode besteht darin, ein Plasma zu zünden, in dem die Wasserstoffmoleküle durch die eingebrachte Ionosationsenergie aufgespalten werden (PA-CVD). Das Plasma kann durch eine Gleichstromentladung (Direct Current, DC) oder durch eine Mikrowellenstrahlung erzeugt werden.

Die Wasserstoffradikale starten dann eine Folge von chemischen Reaktionen, die zusammen mit dem ebenfalls eingebrachten kohlenstoffhaltigen Gas (meist Methan, CH4) zu einer Anlagerung von Kohlenstoff auf der Substratoberfläche führen. Unter Einhaltung der richtigen Prozessparameter scheidet sich dieser Kohlenstoff in der Kristallform des Diamanten ab.
 
 
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