Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
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7. Diskussion<br />
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mischen Ausdehnungskoeffizienten mit steigender Substrattemperatur zunehmende<br />
Eigenspannungen. Auch beim Einsatz <strong>von</strong> HMDSO, TMDSO, HMDSZ und Hexamethylcyclotrisilazan<br />
technischer Reinheit kann in einigen Schichten lokal Chlor nachgewiesen<br />
werden. Somit beeinträchtigen bereits geringe Chlorgehalte im Precursor die Schichtreinheit<br />
und sollten daher vermieden werden.<br />
Der Einsatz chlorfreier Si-C-O-H oder Si-C-N-H Precursoren erleichtert das Handling im<br />
Vergleich zu Chlorsilanen oder SiH4 wesentlich. Da in Schichten aus HMDSO und TMDSO<br />
geringere Sauerstoffgehalte nachgewiesen werden als in Schichten aus Chlorsilanen, erscheinen<br />
diese für die Synthese <strong>von</strong> Si-C Schichten mit geringem Sauerstoffgehalt geeignet. In<br />
Untersuchungen mittels Drei-Brenner DC Plasmajet CVD werden in Schichten aus TMDSO<br />
höhere Sauerstoffgehalte nachgewiesen als beim Einsatz <strong>von</strong> HMDSO, was <strong>auf</strong> den geringeren<br />
Kohlenstoffanteil zurückgeführt werden kann, da Kohlenstoff den Sauerstoff unter Bildung<br />
<strong>von</strong> flüchtigem CO oder CO2 abbinden kann. Bei noch höheren Anforderungen in Bezug<br />
<strong>auf</strong> einen niedrigen Sauerstoffgehalt in den Schichten können bspw. die sauerstofffreien<br />
Precursoren HMDSZ oder Hexamethylcyclotrisilazan eingesetzt werden.<br />
Für die untersuchten Prozessdrücke erwiesen sich die geringst möglichen Drücke (> 5 kPa)<br />
für die Synthese hochwertiger Schichten als besonders günstig. Mit abnehmendem Kammerdruck<br />
nimmt der Querschnitt hoher Temperaturen und Gasgeschwindigkeiten des Plasmastrahls<br />
zu, so dass größere Flächen mit einem homogenen Schicht<strong>auf</strong>bau beschichtbar sind.<br />
Niedrige Drücke sind darüber hinaus mit einer Abnahme des axialen Temperaturgradienten<br />
verbunden. Niedrige Temperaturgradienten sind günstig zum Vermeiden der Kondensation im<br />
Strahl und bedeuten darüber hinaus eine geringe Sensibilität der Schichteigenschaften <strong>auf</strong> eine<br />
Variation des Brenner - Substrat Abstands. Auch aus energetischer Sicht sind niedrige Prozessdrücke<br />
günstig, da der Wärmeeintrag in das Substrat bei ansonsten konstanten Randbedingungen<br />
in Folge der reduzierten Energieabgabe an das Umgebungsgas zunimmt.<br />
Die Plasmagaszusammensetzung, der Plasmastrom und die Kühlleistung bestimmen bei konstantem<br />
Prozessdruck welche Temperaturverteilung sich an der Oberfläche eines Substrats<br />
einstellt. Daher müssen diese Parameter in gegenseitiger Abhängigkeit <strong>von</strong>einander optimiert<br />
werden.<br />
Der Einsatz flüssiger Precursoren ist nur bei radialer Injektion innerhalb der Düse eines<br />
Plasmabrenners oder bei axialer Injektion möglich. Die hohe Viskosität des Plasmastrahls<br />
bewirkt, dass Precursor Tröpfchen, die außerhalb der Düse injiziert werden, bereits im Randbereich<br />
reflektiert werden. Nur ein geringer Anteil verdampft in Folge des Wärmeübertrags,<br />
so dass atomare Spezies im Plasmastrahl transportiert werden. Die Injektion innerhalb der
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