PECVD-Beschichtungsanlage

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569152579

Im Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PECVD)-Prozess wird ein Plasma eingesetzt, um gasförmige chemische Vorstufen zu aktivieren und chemische Reaktionen auf der Substratoberfläche auszulösen. Dabei wird das Plasma typischerweise durch Hochfrequenzenergie erzeugt, wodurch die gasförmigen Moleküle ionisiert und in reaktive Spezies wie Radikale und Ionen zerlegt werden. Diese lagern sich auf dem Substrat ab und bilden über eine chemische Reaktion die gewünschte Schicht. Durch die Verwendung eines Plasmas können Beschichtungsprozesse im Vergleich zu anderen CVD-Verfahren bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden. Dies prädestiniert den PECVD-Prozess insbesondere für die Beschichtung von temperaturempfindlichen Substraten. Eine PECVD-Anlage besteht aus einer Prozesskammer in die Substrate entweder direkt oder über einen Handler eingelegt werden können. Diese Prozesskammer muss zur Beschichtung evakuiert werden, d.h. der Kammerdruck muss um einige Größenordnungen zum Umgebungsdruck verringert werden („Vakuum“). In der Kammer befinden sich u.a. eine Substratheizung sowie Einlässe für verschiedene Prozessgase. Das Plasma wird über einen Parallelplatten-Kondensator oder eine Spule in einer evakuierten Kammer erzeugt. Typische Gase, die in die Prozesskammer je nach zu erzeugender Schicht geleitet werden, sind Silan (SiH₄), Ammoniak (NH₃), Sauerstoff (O₂) oder Methan (CH₄). PECVD ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Materialien, darunter Siliziumdioxid (SiO₂), Siliziumnitrid (Si₃N₄), amorphes Silizium (a-Si) und Kohlenstoffverbindungen wie diamantähnlicher Kohlenstoff (diamond-like carbon: DLC) und Siliziumkarbid (SiC). Aufgrund der Vielfalt der herstellbaren Schichten haben PECVD-Beschichtungen in der Mikrotechnik zahlreiche Anwendungen. Sie dienen u.a. als Passivierung zum Schutz von darunterliegenden Schichten vor Flüssigkeiten, Gasen oder elektrischen Strömen, als Hartmasken für Trockenätz-Prozesse oder als Haftvermittler für darauffolgende Schichten. Der PECVD-Prozess ist damit eine Schlüsseltechnologie, die in zahlreichen unterschiedlichen Forschungsgebieten benötigt wird. Mit PECVD-Verfahren lassen sich verschiedenste Substrate bei relativ niedrigen Temperaturen beschichten. Dies macht die Technologie unter anderem für die Beschichtung von Polyimid-basierten biomedizinischen Mikrosystemen interessant, die nicht hochtemperaturstabil sind. Dies umfasst bspw. Tiefenhirnsonden, optische Cochlea-Implantate, optische System für die Kardiologie und die Entwicklung von Werkzeugen für die Neurowissenschaften und Neurotechnik, um Strukturen im peripheren und zentralen Nervensystem mit hoher räumlicher Auflösung elektrisch und optisch zu stimulieren oder elektrische Signale aufzuzeichnen. Die beantragte PECVD Anlage stellt eine Kerntechnologie in den Forschungsprofilfeldern der Universität „Gehirn & Intelligenz“ im Bereich „Signale des Lebens“ sowie bei „Wege zur Nachhaltigkeit“ und im Bereich „Intelligente Technologien“ dar.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: PECVD-Beschichtungsanlage
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Thomas Stieglitz