Plasmagestütztes CVD mit metallorganischen und analogen Verbindungen:
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 5]
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss. |
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| adam_text | Titel: Plasmagestütztes CVD mit metallorganischen und analogen Verbindungen
Autor: Gebauer, Andreas
Jahr: 1994
Inhalt 1 Einleitung und Aufgabenstellung 1 2 Theoretische Grundlagen 3 2.1 Die plasmagestützte chemische Abscheidung aus der Gasphase (PACVD) 3 2.1.1 Entwicklung und Prinzip 3 2.1.2 Grundlagen der chemischen Gasphasenabscheidung 6 2.1.3 Arten der Plasmagenerierung 8 2.1.3.1 Das DC-Puls-PACVD-Verfahren 8 2.2 Gasentladungen 9 2.2.1 Einteilung der Gasentladungen 9 2.2.1.1 Glimmentladung und Plasma 11 2.2.1.2 Plasmastrahlung 13 2.3 Thermodynamische Betrachtungen 15 2.3.1 Nutzen thermodynamischer Berechnungen für CVD-Prozesse 15 2.3.2 Grenzen thermodynamischer Berechnungen 16 2.3.3 Anwendbarkeit der Thermodynamik auf den PACVD-Prozeß 17 2.3.4 Thermodynamische Grundlagen 18 2.3.5 Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichts- konstante 20 2.3.6 Durchführung der Gleichgewichtsrechnung 22 2.3.6.1 Thermodynamisches Datenbanksystem MICROTHERM 22 2.3.6.2 SAGE: Solgasmix-based Advanced Gibbs- Energy Minimizer 23 2.3.7 Berechnungen im System Ti-C-N-H 24 2.3.7.1 Chemische Reaktionen 25 2.3.7.2 Gleichgewichtsberechnung 29 2.3.8 Hinweise zum System Zr-C-N-H 33 V
36 37 40 42 47 47 48 48 49 49 49 50 50 51 51 52 53 53 54 54 54 57 57 57 60 60 Kinetik und Massentransport Kinetische Betrachtung des Abscheidungs- vorgangs im konventionellen CVD-Prozeß Vergleichbarkeit der Reaktionsmechanismen bei CVD und PACVD Interface und Schichtbildung Chemie der metallorganischen Verbindungen Eigenschaften Bindungstypen Reaktivität / Stabilität Thermische Stabilität Stabilität gegenüber Oxidation und Hydrolyse Bedingung für Stabilität Labilität Metallorganische Verbindungen von Hauptgruppen-Elementen Aluminiumorganische Verbindungen und Verbindungen mit Al-N-Bindungen Metallorganische Verbindungen von Übergangselementen Die 18 Valenzelektronen (18 VE)-Regel Bindungstypen in organischen Übergangsmetall- Komplexen Bindungsverhältnisse in metallorganischen 7T- Komplexen a , m-Donator/ir-Akzeptor Liganden Komplexe der cyclischen tt-P erimeter C n H n Aspekte zum idealen Precursor Experimentelle Versuchsdurchführung Versuchseinrichtungen Aufbau der Beschichtungsanlage Gasverteilungen MO-Verdampferkonzepte VI
61 62 62 63 63 63 63 67 70 71 72 74 76 76 76 76 77 77 78 78 79 79 79 80 80 80 Aufbau der optischen Emissionsspektroskopie Proben und Probenvorbereitung Probenwerkstoffe Probenvorbere i tung Prozeßgase Eingesetzte Metallspender Titanhaltige Verbindungen Zirkonhaltige Verbindungen Aluminiumhaltige Verbindungen Prinzipielle CVD-Eignung der Metallspender Prozeßablauf Versuchsparameter Untersuchungsverfahren In situ-Plasmadiagnostik Metallkundliche Untersuchungen Messung der Schichtdicke Messung der Oberflächenrauheit Röntgenfeinstrukturanalyse Oberflächentopographie und Schichtstruktur Analyse der chemischen Schichtzusammensetzung Chemische Bindungen in der Schicht Mechanisch-technologische Untersuchungen Oberflächenhärte Haftfestigkeit Ritztest VDI-Eindrucktest VII
5 Versuchsergebnisse und Diskussion 82 5.1 Beschichtungen mit Titan- und Zirkontetrakis- dialkylamiden als Precursoren 82 5.1.1 Verdampfungsverhalten der Precursoren 82 5.1.2 Metallkundliche Untersuchungen 84 5.1.2.1 Makroskopisches Schichtaussehen 84 5.1.2.2 Schichtdicke und Depositionsrate 86 5.1.2.2.1 Variation der Verdampfungsrate 86 5.1.2.2.11 Variation der Beschichtungstemperatur 88 5.1.2.2.111 Variation der Plasmaparameter 90 5.1.2.2.IV Zusammenfassende Ergebnisse der Untersuchung der Depositionsrate 91 5.1.2.3 Oberflächentopographie und Schichtstruktur 92 5.1.2.4 Chemische Schichtzusammensetzung 96 5.1.2.4.1 Variation der Verdampfungsrate 97 5.1.2.4.11 Variation der Beschichtungstemperatur 98 5.1.2.4.111 Variation der Plasmaparameter 99 5.1.2.4.IV Zusammenfassende Erläuterung der Untersuchung der Schichtzusammensetzung 100 5.1.2.5 Schichtfeinstrukturuntersuchung 101 5.1.2.5.1 Variation der Verdampfungsrate 105 5.1.2.5.11 Variation der Beschichtungstemperatur 107 5.1.2.5.111 Variation der Plasmaparameter 108 5.1.2.5.IV Variation der Gaszusammensetzung 109 5.1.2.5.V Zusammenfassende Erläuterung der Feinstrukturuntersuchung 110 VIII
111 5.1.2.S Bindungen in der Schicht 5.1.2.6.1 Bindungsstrukturen in einer Ti(C,N)- Schicht mit TET als Precursor 112 5.1.2.6.11 Vergleich der Ti(C,N)-Bindungsstrukturen bei unterschiedlichen Titan-Precursoren 116 5.1.2.6.111 Bindungen in Zr(C,N)-Schichten mit TEZ als Precursor 119 5.1.2.6.IV Zusammenfassende Ergebnisse der ESCA- Untersuchungen 121 5.1.3 Mechanisch-technologische Untersuchungen 122 5.1.3.1 Schichthärte 122 5.1.3.1.1 Variation der Verdampfungs.- bzw. Depositionsrate 122 5.1.3.1.11 Variation der Beschichtungstemperatur 124 5.1.3.1.111 Variation der Plasmaparameter 125 5.1.3.2 Schichthaftfestigkeit-Ritztest 126 5.1.3.2.1 Variation der Verdampfungs- bzw. Depositionsrate 128 5.1.3.2.11 Variation der Beschichtungstemperatur 129 5.1.3.2.111 Variation der Plasmaparameter 130 5.1.3.3 Schichthaftfestigkeit-VDI-Eindrucktest 131 5.1.3.4 Zusammenfassende Ergebnisdarstellung der mechanisch-technologischen Untersuchungen 133 5.1.4 Optische Emissionsspektroskopie 134 5.2 Beschichtungen mit cyclischen Liganden auf- weisenden Titan- und Zirkonverbindungen als Precursoren 141 5.3 Beschichtungen mit aluminiumhaltigen Verbindungen als Precursoren 142 IX
5.4 Zusammenfassende Diskussion der Ergebnisse 146 6 Zusammenfassung 152 7 Literaturverzeichnis 155 X
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