Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
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7. Diskussion<br />
141<br />
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Bei Förderraten <strong>von</strong> 0,01 l/min HMDSO werden auch bei niedrigen Kammerdrücken große<br />
Mengen an C2 Molekülen gebildet. Die Dichte angeregter C2 Moleküle ändert sich mit dem<br />
Brennerabstand im Vergleich zur Dichte der atomaren Spezies C und Si deutlich weniger.<br />
Somit ist <strong>von</strong> einer C2 reichen Grenzschicht auszugehen. Sowohl beim Einsatz reinen Argons<br />
als auch <strong>von</strong> Ar / H2 Gemischen als Plasmagas werden bei Förderraten <strong>von</strong> 0,01 l/min<br />
HMDSO fast ausschließlich Schichten aus nanoskaligen Partikeln hergestellt. Somit reicht<br />
diese Förderrate aus, um einen stark übersättigten Dampf einzustellen, aus dem in Folge der<br />
Abkühlbedingungen Partikel kondensieren. Auch bei den geringst möglichen Brennerabständen,<br />
die noch nicht zum Aufschmelzen <strong>von</strong> Stahlsubstraten führen, unterliegt der Dampf einer<br />
ausreichend starken Abkühlung für Partikelkondensation.<br />
Bei Förderraten um 0,001 l/min HMDSO, HMDSZ oder TMDSO sind im Rahmen der untersuchten<br />
Parameter weder die mittels DC Prozessen noch die mittels HVHF Plasmajet CVD<br />
hergestellten Schichten aus Partikeln <strong>auf</strong>gebaut, sondern weisen kolumnare oder dichte Morphologien<br />
<strong>auf</strong>. Für die dichte Morphologie ist <strong>auf</strong> Grund des relativ hohen Porenanteils, der<br />
sich an den Rändern säulenartiger Strukturen konzentriert, der rauen Oberfläche und der nur<br />
wenig geringeren Abscheiderate ein zum Aufwachsen kolumnarer Schichten vergleichbarer<br />
Mechanismus anzunehmen. Wesentlich zum Erzielen dichter Morphologien erscheint das<br />
Einstellen einer ausreichend hohen Substrattemperatur, um eine hohe Beweglichkeit <strong>von</strong><br />
Spezies an der Schichtoberfläche zu ermöglichen. Gleichzeitig sollte die Substrattemperatur<br />
niedrig sein, um eine hohe Keimdichte an der Substratoberfläche einzustellen, so dass<br />
Porenbildung im unteren Schichtbereich vermieden wird.<br />
7.3 Prozessführung<br />
Der Einsatz <strong>von</strong> chlorhaltigen Precursoren ist grundsätzlich <strong>von</strong> hohem wirtschaftlichen<br />
Interesse, da Chlorsilane als <strong>auf</strong>wendig zu entsorgender Abfall in der Silicium- und Silikonindustrie<br />
anfallen. Allerdings erfordert ihr Einsatz Vorkehrungen zum Schutz der Anlagenkomponenten<br />
und des Bedienpersonals. Darüber hinaus gelingt es in den Grenzen der angewendeten<br />
Prozessparameter nicht, chlorfreie Schichten herzustellen. Das Chlor in den Schichten<br />
weist einen stark korrosiven Charakter <strong>auf</strong>, so dass insbesondere Stahlsubstrate im Interface<br />
stark geschädigt werden. Untersuchungen zum Pyrolyseverhalten <strong>von</strong> Siliciumpolymeren<br />
[Mar96] lassen vermuten, dass bei Substrattemperaturen oberhalb <strong>von</strong> 1.100 °C die Synthese<br />
chlorfreier Schichten gelingen kann. Allerdings erlauben viele Werkstoffe derart hohe<br />
Substrattemperaturen wegen eines zu niedrigen Schmelzpunkts, unzulässiger Gefügeveränderungen<br />
oder Verzugs des Bauteils nicht. Darüber hinaus bewirken Unterschiede im ther-
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