Diskussion:Physikalische Gasphasenabscheidung

Verschieben?

Hi, ich bin dafür das der Artikel von "PVD" in "Physical Vapour Deposition" umbenannt wird. Das ist zum einen eine eindeutigere Bezeichung und zum anderen einheitlicher zu den anderen Artikeln, die sich mit Beschichtungsprozessen beschäftigen. Was meint ihr= --Cepheiden 12:04, 8. Aug 2005 (CEST)

Mein O.K. hast Du :-) --Kookaburra 09:33, 9. Aug 2005 (CEST)

Link

Link führt ins nichts. --212.34.171.12 08:50, 27. Sep 2005 (CEST)

Auflistung

Zu der Auflistung: Eigentlich gehöhrt PVD in die erste Kategorie, weshalb die Aflistung etwas irreführend war, da man auch hätte rauslesen können, dass Sputtern ein PVD Verfahren wäre(und das ist es natürlich nicht). Allerdings beschreibt der Text gut die Gemeinsamkeiten von physikalischen Vakuumsabscheidemethoden, weshalb ich ihn nicht rausschmeissen will. Ich hab mir überlegt ob man das abspalten kann, aber dann wird der eh schon magere Artikel noch magerer. Benutzer:Do_ut_des (nicht signierter Beitrag von 84.56.20.10 (Diskussion) 16:30, 26. Feb. 2006 (CET))

Also die Kathodenzerstäubung (Sputtern), Bedampfen und Ionenplatieren sind PVD-Techniken. Das ist sicher! Wenn du das nicht glaubst, lies nochmal in deinen Skript nach oder frag deinen Professor. Alternativ kann ich dir auch folgende (einführende) Literatur empfehlen

• Hilleringmann, Ulrich - Silizium-Halbleitertechnologie
• Wiedman, Mader & Friedrich - Technologie hochintegrierter Schaltungen

Ich stimm dir aber zu der Text gehört gründlich überarbeitet.--Cepheiden 17:13, 26. Feb 2006 (CET)

Mein Script ist da wohl ein wenig falsch, oder definiert die Begriffe etwas anderes als üblich. Dort wird PVD quasi mit Molekularstrahlepitaxie gleichgesetzt. Sorry, mein Fehler!!! Hab mal ein wenig recherchiert und üblich ist die Definition, die mein Script verwendet wohl nicht.Benutzer:Do_ut_des P.S. Danke fürs überarbeiten, du hast echt Ordnung reingebracht. Das mit der Knudsenzelle usw. stecke ich mal in Molekularstrahlepitaxie und scheib noch ein paar Zeilen dazu, oder auch nicht. Hab den Artikel dazu gefunden, der schon existiert und richtig verlinkt. (nicht signierter Beitrag von 84.56.61.80 (Diskussion) 07:14, 27. Feb. 2006 (CET))

Fein, fein :-) --Cepheiden 11:18, 27. Feb 2006 (CET)

Definition PVD

Nach der ursprünglichen Definition von PVD handelt es sich um ein Verfahren, beim dem Dämpfe oder Gase an einer Oberfläche kondensieren und so eine Schicht bilden, während bei den CVD-Verfahren eine heterogene Grenzflächenreaktion an der Bauteiloberfläche stattfindet. Danach wären alle reaktiven PVD-Verfahren, bei denen z.B. TiN, Ti(C,N), (Ti,Al)N abgeschieden werden, eigentlich CVD-Verfahren.

Im Sprachgebrauch bei Beschichtern hat sich aber eingeschliffen und ist jetzt Standard, dass man Verfahren, bei denen die schichtbildenden Stoffe gas- oder dampfförmig (Methan, Silan, TiCl4) einbringt, CVD-Verfahren nennt, Verfahren, bei denen in der Beschichtungskammer ein festes Material wie auch immer (Laser, EB, thermisch, Bogen) verdampft wird, hingegen PVD. Und zwar unabhängig davon, ob das Material am Bauteil einfach nur rekondensiert oder mit einer weiteren Komponente reagiert (z.B. mit dem Bogen verdampftes Titan an der Bauteiloberfläche mit Stickstoff).

Ich bin also der Meinung, dass beide Definitionen (die historisch-korrekte und die gängige) angeführt werden müssten. Ich habe aber Skrupel, den Artikel zu ändern, weil ich mich nicht an eine Quelle für die historische Definition erinnern kann (Blocher, siehe CVD-Artikel) und weil ich hier keine Erfahrung habe und mir nicht den Zorn Alteingesessener zuziehen möchte. Hat jemand eine Quellenangabe für die Definition und könnte den Artikel entsprechend ändern?

Thomas Stucky, Zeit: 0703301540 (nicht signierter Beitrag von StuckyThomas (Diskussion | Beiträge) 15:39, 30. Mär. 2007 (CEST))

Hallo erstmal. Was du schreibst ist mir neu. Soweit ich weiß gibt es zwar keine wirkliche Definition, aber man sagt, dass bei CVD-Verfahren die Abscheidung von Feststoffen auf meist geheizten Oberflächen durch eine chemische Reaktion in der Dampfphase ist. bei CVD-Verfahren gibt es auch Oberflächenreaktionen, entscheident ist aber die Reaktion in der Dampfphase. Oberflächenreaktionen spielen bei der Atomlagenabscheidung (ALD) die entscheidene Rolle, weswegen die ALD bei manchen explizit als stark modifiziertes CVD-Verfahren eingeordnet wird. PVD-Verfahren zeichen sich hingegen vor allem durch die Dampferzegung von festen oder flüssigen Quellmaterialien und Niederdruck bzw Vakuum aus. Reaktive Prozesse, wie reaktive Sputterdeposition, sind genau genommen eine Kombination von CVD und PVD. So stehts auch in "Pierson: Handbook of chemical vapor deposition" oder im "Mattox: Handbook of physical vapor deposition". Aus diesem Grund sehe ich jetzt keinen Bedarf eine "historisch-korrekte" Definition in den Artikel einzubauen. Zumal ich davon nicht überzeugt bin. Den Powell von 1966 hab ich jetzt nicht zur Hand, müsst ich im notfall mal nachsehen was da drinsteht. Grüße --Cepheiden 18:45, 30. Mär. 2007 (CEST)

Hallo und danke für die rasche Antwort. Wir wollen es hier ja richtig machen, daher insistiere ich noch etwas auf das Thema:

Nach der ursprünglichen Definition (ich meine von Blocher) wird beim CVD die Schicht durch eine chemische Reaktion von gas- oder dampfförmigen Ausgangsprodukten gebildet, beim PVD durch Kondensation. Wie die Ausgangsstoffe in die Gasphase kommen und wo die Reaktion stattfindet, ist erst mal nebensächlich. Das Problem ist, dass nach dieser Definition auch alle modernen reaktiven PVD-Prozesse, bei denen nicht einfach ein Material kondensiert und eine Schicht bildet, im Grunde genommen CVD-Prozesse sind.

Im üblichen Sprachgebrauch sind CVD-Prozesse solche, bei denen man die Ausgangsprodukte gasförmig in den Prozess einbringt (Bor, TiCl4 ist eine Flüssigkeit, die unter Vakuumbedingungen leicht verdampft, AlCl3 ist fest, wird aber außerhalb der Kammer aufgeheizt und der entstehende Dampf wird mit einem Trägergas in die Kammer geleitet; daneben gibt es noch die häßlichen MOs, die im Vakuum auch als Dampf vorliegen). Diese Ausgangsprodukte reagieren dann chemisch zum Schichtwerkstoff. Beim thermischen CVD tun sie dies an der erhitzten Bauteiloberfläche, beim PACVD dissoziieren sie teilweise bereits im Plasma (vermutlich im Kathodenfall, weil da die Musik spielt), die Schichtbildungsreaktion spielt sich aber auch hier im unmittelbaren Kontakt zur Bauteiloberfläche ab. Pumpt man beim PACVD zuviel elektrische Energie ins Plasma, bildet sich der Schichtwerkstoff bereits im Plasma (homogene Gasphasenreaktion) und rieselt dann auf das Bauteil. Dann hat man Staub, aber keine fest haftende, zusammenhängende Schicht, was ja nicht erwünscht ist (es sei denn, man will Nanopartikel, -pulver herstellen).

PVD-Prozesse sind im Sprachgebrauch solche, bei denen zumindest ein Ausgangsstoff fest in der Kammer vorliegt und dann mit physikalischen Mitteln irgendwie in die Gasphase überführt wird (Laser- oder EB-Beschuss, Verdampfen, Bogenverdampfen, Sputtern). Ob dieses Material dann rein kondensiert oder an der Oberfläche mit einer anderen Komponente reagiert, ist egal.

Quellen:

Rother/Vetter (Plasmabeschichtungsverfahren und Hartstoffschichten): drücken sich um eine saubere Definition

Haefer (Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie, Teil I Beschichtung von Oberflächen): definiert PVD-Prozesse über eine Aufzählung dazu zählender Verfahren und CVD als ein Verfahren, "bei dem chemische Reaktionen nahe oder auf dem Substrat bei erhöhter Temperatur und Drücken =< 1 bar stattfinden, so dass sich ein Reaktionsprodukt als Schicht auf dem Substrat abscheidet."

Frey (Hrsg., Vakuumbeschichtung 1): drückt sich bei PVD und schreibt, bei CVD "läuft an der erhitzten Oberfläche des Substrates unter Abscheidung einer Feststoffkomponente (des Schichtmaterials) eine chemische Gasphasenreaktion ab."

Mein Ex-Chef windet sich ähnlich um eine saubere Abgrenzung herum. Man könnte hier also mit Fug und Recht PVD so definieren, wie ich das oben getan habe (vielleicht sprachlich etwas hübscher) und die CVD-Seite machen lassen, was sie will. Aber es wäre doch schön, wenn wir eine saubere Definition mit einer Abgrenzung zu CVD hinbekämen, um die existierenden Unsicherheiten zu verbannen. Vielleicht muss man aber auch umdenken und ganz andere Kriterien für eine Unterscheidung finden (Prozessparameter?). Vielleicht hilft auch die Unterscheidung in gerichtete und ungerichtete Beschichtung weiter (PVD-Prozesse sind solche, die in einer Kammer durchgeführt werden, in denen sich ein Planetary dreht, oder weniger despektierlich: wo die Beschichtungsteilchen geradlinig zum Substrat fliegen: - line of sight). Vielleicht ist aber eine Unterscheidung auch gar nicht mehr zielführend heutzutage: a-C:H:Me-Schichten werden durch eine Kombination von CVD und PVD abgeschieden.

P.S.: Ich kenne die Gepflogenheiten hier nicht und weiß daher nicht, ob es schlechter Stil ist, aus Quellen zu zitieren. Aber ich dachte, weil es der Klärung dient, nur kurz ist und auch nicht in einem Artikel steht, ist das in Ordnung. Wenn nicht, bitte ich um eine Rüge und einen Hinweis, wie man es besser macht.

Thomas Stucky, Zeit: 0704021516 (nicht signierter Beitrag von 153.96.236.16 (Diskussion) 15:25, 2. Apr. 2007 (CEST))

Hallo, also eines vorweg. In der Diskussion einzelne Sätze mit Quellenangaben zu zitieren ist gut, so hat man wenigstens Klaheit. Ganze Textpassagen oder einfach zitierten Text in den Artikel einzubringen, ist unpaassend, wenn nicht sogar untersagt (Urheberrecht). So was CVD & PVD angeht. Eine 100% eindeutige Definition für alle Varianten ist nicht möglich, da, wie du schon sagtest, heute auch Beschichtungsverfahren angewandt werden, die klar PVD und CVD zugleich sind. Die meisten Prozessparameter sind in dieser Hinsicht auch ungeeignet. Fakt ist eigentlich nur, dass beim CVD die Hauptbestandteile der abzuscheidenen Schicht als molekulare Gase in die Kammer geleitet werden und diese Vorstufen dann miteinander nahe der Substratoberfläche reagieren. Chemisorption des Materials mit dem Substrat ist zwar häufig vorhanden aber nicht zwingend notwendig. Bei PVD wird der Dampf physikalisch erzeugt. Die Teilchen sind durch die Dampferzeugung eher ungerichtet und bewegen sich in Richtung Substrat (naja eigentlich überallhin) und kondensieren and der Substratoberfläche (Physisorption). Reaktive Prozesse nehmen eine Sonderstellung ein. Da hier aber nur die Reaktion mit sehr einfach aufgebauten Gasen stattfindet (N2, O2 usw.), würde ich hier nicht von CVD reden. Zumal dafür das Gas erst plasmatechnisch zersetzt wird (bei CVD meist thermisch oder chemisch). Eine Definition ist daher schwer. Dein aller erster Satz ist eigentlich ganz ok, wenn auch nicht 100% korrekt und wie immer nicht allgemeingültig. Der nachfolgende satz zu reaktiven PVD-Prozessen ist in meinen Augen nach dieser Definition falsch, da hier die Reaktion bei weitem nicht oberflächennah stattfindet. An den Artikeln würde ich daher nur Feinheiten ändern bzw. eine neue Einleitung für CVD wäre gut.--Cepheiden 09:04, 3. Apr. 2007 (CEST)

Hallo Cepheiden,

ich weiß nicht, ob ich Dir so ganz folgen mag:

zum Thema Ort der Reaktion: meines Wissens findet die Schichtbildungsreaktion sowohl beim CVD als auch beim PVD an der Substratoberfläche statt (heterogene Grenzflächenreaktion). Speziell wenn man beim PACVD zuviel Energie einbringt (z.B. über die Plasmaparameter), kommt es zu einer homogenen Gasphasenreaktion, bei der Abscheidung von TiN z.B. bildet sich das TiN in der Gasphase und regnet dann auf die Oberfläche. Nach der Beschichtung hat man dann jede Menge Staub, aber keine fest haftende Schicht (selbst erlebt).

Nun zur Teilchenbewegung: Bei den PVD-Verfahren haben die Teilchen meist eine gerichtete Bewegung, geradlinig gleichförmig weg von der Quelle (modulo Stöße), aufgrund kinetischer Energie durch den Verdampfungsprozess. Der Streufaktor ist klein, ich kann nichts beschichten, was man von der Quelle aus nicht sieht (weshalb PVD-Verfahren auch line-of-sight-Verfahren genannt werden). Bei hochenergetischen Teilchen (z.B. bei der Bogenverdampfung) ist dieses Verhalten natürlich ausgeprägter als z.B. beim thermischen Verdampfen. Der Arbeitsdruck liegt meist im Bereich 0,1 Pa bis 10 Pa (bei reaktiven Verfahren, sonst gern auch tiefer). Bei den CVD-Verfahren werden die Gase oder Dämpfe über ein Zufuhrsystem eingeleitet, das auf unterschiedlichste Weise ausgelegt sein kann (z.B. um Strömungsschatten aufgrund der Verarmung an Precursoren zu vermeiden). Der Arbeitsdruck liegt zumeist bei einigen hundert Pascal. Auch wenn ich es nicht belegen kann, würde ich hier eher von einer Überlagerung aus thermischer Bewegung und Strömung sprechen. Daher auch der gute Streufaktor.

Thomas Stucky, Zeit: 0709071547 (nicht signierter Beitrag von 153.96.236.16 (Diskussion) 15:47, 7. Sep. 2007 (CEST))

Hallo Thomas, CVD ist allgemein definiert als durch eine oberflächennahe Reaktion (in diversen Literaturquellen nachlesbar), vor allem bei einer thermischen Zuführung der Aktivierungsenergie ist dies garnicht anders möglich. Plasma-Varianten erlauben aber die Bildung von reaktiven Teilchen auch weit entfernt vom Substrat, diese reagieren dann natürlich nicht nur an der Substratoberfläche. Wie du beschrieben hast kann es dabei leicht zu einer Pulverbildung kommen, die keine feste gut haftende Schicht bildet. Diese Problematik ändert aber nichts an der Tatsache das die Reaktionen zumindest zum Teil auch in der Gasphase ablaufen.

Die allgemeine Beschreibung der Masse an PVD- und CVD-Verfahren ist schwierig wenn nicht unmöglich. So gibt es durch aus Methoden die Abscheidung von PVD-Verfahren an Stufen und in Gräben deutlich zu verbessern, beipsielsweis eüber den Prozessdruck.

Meine praktischen Erfahrungen auf dem Bereich sind noch ausbaufähig, daher würde ich mich freuen, wenn andere (beispielsweise du) ihre Erfahrungen in den Artikel mit einfließen lassen würden. Aber wie gesagt generelle Aussagen sind sehr schwer, da es immer Leute geben wird, die einem zeigen, dass die aufgeführten Nachteile und Probleme gelöst sind. Deswegen wird auch die Sputterdeposition immer noch in der Hochtechnologie wie den derzeitigen 65-nm-Technologie bei Mirkroprozessoren eingesetzt. Und das auch bei Aspektverhältnissen von 5:1. Grüße --Cepheiden 18:46, 7. Sep. 2007 (CEST)

Definition PVD - Teil 2010

Leider fehlt mir eine Quelle, aber die Unterscheidung von PVD zu CVD verläuft für mich darüber, wie das Schichtmaterial zur Beschichtung bereitgestellt wird: bei PVD aus dem üblicherweise reinen Feststoff (Targetmaterial) mittels physikalischer Mechanismen (Verdampfung, Sputtern), bei CVD aus einem flüssigen oder gasförmigen Precursor, der das schichtbildende Material erst durch Dissoziation (chemische Reaktion induziert durch Temperatur und/oder Plasma) freigibt. Was dann anschließend mit dem freigewordenen, nun sowohl bei PVD, als auch bei CVD als Dampf vorliegenden Material passiert, wie es also zur eigentlichen Schichtbildung kommt, ist für diese Betrachtung zunächst nebensächlich. Man kann z. B. C-Schichten durch Sputtern (=PVD) vom (Graphit-)Target oder durch ggf. plasmaaktiviertes CVD eines Precursers erzeugen. Ist diese Betrachtungsweise evtl. konsensfähig? -- HouseMan63 10:16, 8. Okt. 2010 (CEST)

Heute bemühte ich mich um aussagekräftige Quellen. Die hier http://books.google.de/books?id=SuTrD-AHpyUC&lpg=PA9&dq=cvd%20pvd&pg=PA7#v=onepage&q=cvd%20pvd&f=false gegebene Aufteilung erscheint umfassend alle Verfahren zu erfassen. Viele andere Quellen zu PVD und CVD heben ein Verfahren hervor und gehen dann schnell zu den Details über ohne eine rechte Abgrenzung zu liefern. Da sowohl CVD als auch PVD zur Herstellung vergleichbarer Schichten eingesetzt werden können, macht vieleicht die Zusammenfassung zu einem übergreifenden Artikel 'Vakuumbeschichtung' mit entsprechender Unterteilung Sinn. -- HouseMan63 15:29, 18. Okt. 2010 (CEST)

Hallo, die Unterscheidung hinsichtlich der Materialdampferzeugung ist richtig. Aber nur ein Unterscheidungsmerkmal, wenn auch wahrscheinlich das prägnanteste. Denn CVD-Verfahren stellen primär ein Reaktionsgas zur Verfügung, das dann durch verschiedenen Methoden aktiviert oder zersetzt wird. PVD-Verfahren erzeugen eben auf physikalischen Weg einen Materialdampf (aus dem Material der Zielschicht); im Fall von reaktiven Prozessen reagiert dieser noch mit einem Gas im Gasraum. Die derzeitige Einleitung ist aber überarbeitungsbedürftig. Zum Artikel 'Vakuumbeschichtung' fällt mir nur folgendes ein: 1) Was soll dieser beinhalten und 2) wodurch soll sich dieser von Beschichten und Dünnschichttechnologie unterscheiden? --Cepheiden 16:28, 18. Okt. 2010 (CEST) P.S. die 3 Jahre alte Diskussion habe ich jetzt nicht nochmal gelesen.

PVD als Dampfsperrre in Lebensmittelfolien

Hallo, m.E. ist diese Zeile falsch, beruht möglicherweise auf einer Verwechslung mit PVdC = Polyvinylidenchlorid (Wikipedia-Artikel), PVdC wird verwendet als Dampfsperre in Mehrschichtfolien. (nicht signierter Beitrag von 87.79.98.176 (Diskussion) 00:52, 19. Sep. 2007 (CEST))

Ich glaub da liegt ein Misverständnis vor. PVD-Schicht bedeutet hier soviel wie durch ein PVD-Verfahren hergestellte Schicht. PVD steht also für die physikalische Gasphasenabscheidung und nciht für ein bestimmtes Material. --Cepheiden 10:07, 19. Sep. 2007 (CEST)

PVD für Schmuck?

Wird PVD auch für Schmuck verwendet (Vergolden)? Falls ja, sollte das im Artikel erwähnt werden? --Stefan Weil (Diskussion) 15:46, 25. Jun. 2017 (CEST)