Multimaterial-Beschichtungszentrum

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566347064

Das Multimaterial-Beschichtungszentrum auf der Basis der ALD-Technologie bietet die Möglichkeit, dielektrische, leitende und halbleitende Schichten mit hoher Dichte, Reinheit und geringer Porosität herzustellen. Der Prozess basiert darauf, dass der Precursor und das reaktive Gas in separaten, sequenziell ablaufenden Phasen auf das Substrat aufgebracht werden, wobei nach jeder Phase eine Spülung erfolgt. Dies führt zu einer hohen Schichtqualität und exzellenten Kontrollierbarkeit der Schichtdicken. Das System bietet neben dem thermischen ALD-Verfahren auch die Möglichkeit der Plasma-ALD, wodurch eine präzise Steuerung der Depositionsprozesse möglich ist. Besonders hervorzuheben ist der Mixed-Operation-Mode innerhalb eines Rezepts. Dies bedeutet, dass beispielsweise mit thermischem Al2O3 auf empfindlichen Substraten und Schnittstellen begonnen und anschließend mit Plasma-ALD für optimierte Materialeigenschaften weitergearbeitet werden kann. Dies erlaubt eine flexible und maßgeschneiderte Anpassung der Prozesse an spezifische Anforderungen. Zudem bietet das System umfangreiche Prozessfähigkeiten, einschließlich einer Vielzahl an Precursor-Optionen, um dem Bedarf und den Anforderungen unterschiedlicher Forschungsprojekte gerecht zu werden. Eine schnelle Drucksteuerung (in Bezug auf die Öffnungs- und Schließzeit während des ALD-Zyklus) soll für eine effiziente Nutzung des Precursors und schnelle Sättigung durch hohen Druck sowie eine schnelle Entfernung von Reaktionsprodukten durch niedrigen Druck sorgen. Diese Eigenschaften tragen dazu bei, die Effizienz und Qualität der Abscheidungen zu maximieren. Ein weiteres bedeutendes Merkmal ist die weitreichende Modulfähigkeit, welche die Unterstützung von flüssigen und festen Precursors sowie einen Temperaturbereich von 30-200°C umfasst. Die In-situ-Diagnostik ermöglicht eine Echtzeit-Datenprotokollierung, was eine fortlaufende Überwachung und Optimierung der Prozesse gewährleistet. Besonders in der Plasma-ALD ermöglichen zusätzliche Parameter wie Plasmaleistung, Druck und Reaktantenflussrate eine größere Flexibilität bei der Optimierung der Filmeigenschaften. Darüber hinaus können die Filmeigenschaften in der Plasma-ALD weiter verbessert werden, indem eine Bias-Spannung während der Abscheidung an das Substrat angelegt wird. Durch die Anpassung dieser Spannung lässt sich die Energie der im Plasma erzeugten Ionen regulieren, um Eigenschaften wie Brechungsindex, Leitfähigkeit, Kristallinität und Spannungen zu optimieren. Die Beschaffung des Multimaterial-Beschichtungszentrums ist essenziell für die Weiterentwicklung unserer Forschungsarbeit in den Bereichen Mikrosysteme und Q-MOEMS. Die beschriebenen technischen Eigenschaften gewährleisten eine hohe Konformität und Qualität der Abscheidungen auch bei niedrigen Prozesstemperaturen sowie eine lange Lebensdauer und Effizienz der Systeme, wodurch wir unsere Forschungsziele effektiv erreichen können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Multimaterial-Beschichtungszentrum
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz