Heißdraht-CVD-Verfahren

Die Abscheidung polykristalliner Diamantschichten mit der Heißdraht-aktivierten Gasphasenabscheidung (hot-filament CVD, HFCVD) ist eine der Kernkompetenzen des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST. Am Fraunhofer IST entwickelte vollautomatisierte HFCVD-Anlagen erlauben die Beschichtung auf Flächen bis zu einem halben Quadratmeter. Daneben sind Prozesse und Anlagen für die Diamantbeschichtung von dreidimensionalen Grundkörpern und für die Innenbeschichtung mit Diamant vorhanden. Für unterschiedliche Anwendungen stehen die Diamantschichten in verschiedenen Modifikationen wie z. B. mit rauer oder glatter Oberfläche oder auch als elektrisch leitfähige Schicht zur Verfügung. Wir bieten unseren Kunden und Partnern folgende Leistungen:

Grundkörperentwicklung

  • Beschichtungsgerechte Bauteilauslegung und Werkstoffauswahl
  • Unterstützung bei der Grundkörperbeschaffung

Schichtentwicklung

  • Entwicklung neuer anwendungsspezifischer Schichtsysteme
  • Kombination mit weiteren PVD- und CVD-Dünnschichten als Zwischen- bzw. Deckschicht

Prozessentwicklung

  • Anpassung an Grundkörpergeometrien (3D- und Innenbeschichtung) und Aufskalierung
  • Wirtschaftlichkeitsoptimierung durch großes Batchvolumen und / oder Hochrateprozesse
  • Prototypen und Kleinserien für Anwendungstests
  • Simulationen zur Prozessoptimierung (z.B. Schichtdickenverteilung, Chargierung, Anlagenkonzept)

Analytik und Qualitätssicherung

  • Ermittlung der chemisch-physikalischen Schichteigenschaften
  • Ortsaufgelöste Messungen von Schichtdickenverteilung und -haftung
  • Anwendungsspezifische Tests, ggf. in Kooperation mit Partnern

Technologietransfer

  • Entwicklung kundenspezifischer Beschichtungslösungen
  • Prozesstransfer auf Kundenanlagen oder zu Beschichtungsunternehmen
  • Entwicklung von Komponenten für Heißdraht-CVD (z.B. Filamenthalterung, Substratkühlung)
  • Unterstützung bei Entwurf und Realisierung von Heißdraht-CVD-Anlagen
  • Unterstützung bei der Installation von Prozessketten zur Substratvorbehandlung, wie z.B. Finishbearbeitung, Reinigung, Bekeimung
  • Recherchen, Studien, Schulungen

Heißdraht-CVD von Diamant

Heißdraht-CVD (Chemical Vapor Deposition) ist ein etabliertes Beschichtungsverfahren für Diamantschichten.

Die Technologie und ihre Vorteile:

  • Chemische Abscheidung von Schichten aus der Gasphase (Chemical Vapour Deposition CVD) nach Aktivierung des Reaktivgases an heißen Drähten
  • Entwicklung von Beschichtungsprozessen und -systemen am Fraunhofer IST
  • Großflächenbeschichtung (500 x 1000 mm2) mit polykristallinen Diamantschichten
  • Diamantbeschichtung von dreidimensionalen Grundkörpern und für die Innenbeschichtung mit Diamant
  • Vielfalt an Beschichtungsmodifikationen angepasst an die jeweiligen Anwendungen

Mögliche Substratmaterialien: Hartmetalle, Silizium, hochschmelzendes Metall, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Graphit

Die Anwendungen

Heißdraht-CVD von siliziumbasierten Schichten

Auch bei der Herstellung von Silizium-basierten Schichten bietet Heißdraht-CVD gegenüber bewährten plasmaunterstützten Beschichtungsverfahren eine Reihe von Vorteilen:

Die Technologie und ihre Vorteile 

  • Chemische Abscheidung von Schichten aus der Gasphase (Chemical Vapour Deposition CVD) nach Aktivierung des Reaktivgases an heißen Drähten
  • Hohe Gasausbeuten
  • Hohe Beschichtungsraten
  • Einfache Anlagentechnologie
  • Leichte Aufskalierbarkeit auf große Beschichtungsflächen
  • Sanfter Beschichtungsprozess ohne Schädigung von Substrat und wachsender Schicht durch hochenergetischen Teilchenbeschuss
  • Hohe Energieeffizienz
  • Geringe »Total Cost of Ownership«

Die Schichttypen

  • Amorphes und mikrokristallines Silizium (a-Si:H, μc-Si:H); intrinsische und dotierte Schichten
  • Siliziumnitrid (SiNx:H)
  • Siliziumcarbid (SiCx:H)
  • Silizium-Germanium-Legierungen (SiGex:H)

Die Anwendungen      

  • Absorberschichten für Dünnschicht-Photovoltaik
  • Antireflex- und Passivierungsschichten für mono- und multikristalline Silizium-Solarzellen
  • Dünnschichttransistoren (TFT) für Displays
  • Schichten für die Mikroelektronik und Mikrosysteme
  • Barriereschichten und Korrosionsschutz
  • Transparenter Kratzschutz
  • Sanfte Ätzprozesse mit atomarem Wasserstoff

 

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