Atomlagenabscheidung

Die Atomlagenabscheidung ALD (eng. Atomic Layer Deposition) ist ein modifiziertes Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD, eng. Chemical Vapour Deposition). Die Merkmale des Prozesses sind zwei aufeinanderfolgende sich selbst begrenzende Oberflächenreaktionen, sodass extrem dünne, defektfreie und äußerst homogene Schichten abgeschieden werden können. Eine besondere Variante ist die Plasma-Atomlagenabscheidung, bei der die Aktivierung des zweiten Prekursors mittels Plasma erfolgt. Hiermit können weniger reaktionsfreudige Prekursoren genutzt oder alternativ die Substrattemperatur, z. B. zur Beschichtung empfindlicher Substrate, abgesenkt werden. Im Vergleich mit anderen PVD- und Plasma-CVD-Abscheideverfahren wird das zu beschichtende Teil durch das Plasma nicht geschädigt.

• Hohe Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Schichtabscheidung
• Konforme und uniforme Schichtabscheidung auch auf komplexen nano-/mikrostrukturierten 2D- und 3D-Substraten
• Herstellung defektarmer und dichter Schichten
• Exakte Schichtdickenkontrolle im Subnanometerbereich
• Definierte Schichtzusammensetzung

Homogene und nanometergenaue Beschichtungen spielen für zahlreiche Anwendungsfelder wie z. B. bei der Herstellung von Brennstoffzellen, Lithium-Ionen-Batterien oder korrosionsbeständigen Schichten für Automobilteile eine immer größere Rolle. Am Fraunhofer IST werden daher seit längerem erfolgreich ALD-Prozesse entwickelt. Beispielsweise wurden bereits ZnO-basierte Schichten für TCO-Anwendungen wie Leuchtdioden oder Solarzellen sowohl mittels thermischer als auch mittels Plasma-ALD abgeschieden. Weitere Anwendungsbeispiele sind:

• Batch-Beschichtungen für technische Textilien und Vliesstoffe
• Barrieresysteme auf Partikeln und Pulvern
• Barriere- und Schutzschichten für Displays, flexible Elektronik und Verpackungsmaterialien
• Photokatalytisch aktive Beschichtungen für selbstreinigende Anwendungen sowie zur Luft- und Wasserreinigung
• Korrosionsschutzschichten für Werkzeuganwendungen
• Optische Funktionsschichten auf komplexen Substratgeometrien
• Hybrid-Beschichtungen in Kombination mit anderen Beschichtungsverfahren

Weitere Informationen:

Anwendungen der Atomlagenabscheidung (ALD)

Defektfreie Siliziumoxid-Schichten

• Materialentwicklung gemäß kundenspezifischer Vorgaben
  • Oxidmaterialien wie Nb₂O₅, SiO₂, TiO₂, ZnO, SnO
  • Dotierung von Oxidsystemen mit Al, Nb, Si, Sn, Ti
• Schicht- und Prozessentwicklung von kundenspezifischen Schichtsystemen
  • Multilagen
  • Nanolaminate
• Entwicklung neuer Hybrid-ALD-Prozesse
• Prototypen-Anlagenbau inkl. kundenspezifischer Anpassung bestehender Systeme
• Bemusterung von Kundensubstraten, Parameterscreening