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Herstellung von Titannitrid (TiN)-Dünnschichten durch ALD-Verfahren

passieren (eine Rechnung oder Inspektion etc.)Verfahren der Atomlagenabscheidung (ALD)vorbereitetDünne Schichten aus Titannitrid (TiN)TiN-Schichten haben eine hohe Härte, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit, einen niedrigen Reibungskoeffizienten, hohe Temperaturstabilität, elektrische Leitfähigkeit, ausgezeichnete Biokompatibilität und ästhetisch ansprechende dekorative Eigenschaften. Diese hervorragenden Eigenschaften haben dazu geführt, dass TiN-Schichten in einer Vielzahl von Bereichen wie der maschinellen Bearbeitung, der Elektronik und Halbleiterindustrie, der Dekoration, der Biomedizin, der Optik und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden. Das ALD-Verfahren hat zwar den Nachteil geringerer Abscheidungsraten und höherer Ausrüstungskosten, seine Vorteile bei der Herstellung hochwertiger TiN-Schichten sind jedoch unübertroffen.

Eigenschaften von Titannitridschichten

  • Hohe Härte: TiN-Schichten haben eine Vickers-Härte von ca. 1800-2100 HV und bieten eine hervorragende Verschleißfestigkeit.
  • Hervorragende Verschleißfestigkeit: TiN-Schichten verbessern die Verschleißfestigkeit des Substrats in Umgebungen mit hoher Reibung und hohem Verschleiß erheblich.
  • Hohe Korrosionsbeständigkeit: TiN-Schichten haben eine gute Beständigkeit gegen viele Chemikalien, insbesondere in sauren und alkalischen Umgebungen.
  • Niedriger Reibungskoeffizient: Der Reibungskoeffizient beträgt etwa 0,4-0,6, was zur Verringerung des Verschleißes und zur Verbesserung der Schmierung beiträgt.
  • Hochtemperaturstabilität: TiN-Schichten weisen eine gute chemische und physikalische Stabilität bei hohen Temperaturen auf und können Temperaturen von bis zu 600-800 °C standhalten.
  • Elektrische Leitfähigkeit: TiN-Schichten haben eine gute elektrische Leitfähigkeit mit einem spezifischen Widerstand von etwa 25-30 μΩ-cm.
  • Ausgezeichnete Biokompatibilität: TiN-Schichten sind ungiftig und biokompatibel und eignen sich daher für biomedizinische Beschichtungen.
  • Dekorativ: TiN-Folie hat einen goldgelben Glanz und verblasst nicht leicht; sie wird häufig für dekorative Beschichtungen verwendet.

Verfahren der Atomlagenabscheidung (ALD)

Die Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, das auf einer selbstbegrenzenden chemischen Reaktion beruht, bei der die Dicke und die Zusammensetzung der Schicht durch die schrittweise Einführung von Vorläufergasen genau gesteuert wird.

Prozessschritte für die Herstellung von TiN-Dünnschichten durch ALD

1) Sauberkeit der Substratoberfläche: Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche des Substrats sauber und frei von organischen Stoffen und Oxyden ist.

2) Einführung von Vorläufern: Abwechselnde Einführung von Titanvorläufern und Stickstoffvorläufergasen.

  • Häufig verwendete Titanvorläufer: Titantetrachlorid (TiCl₄), Titantetraisopropoxid (Ti(OiPr)₄).
  • Häufig verwendete Stickstoffvorläufer: Ammoniak (NH₃), Stickstoff (N₂).

3. die Reaktionsschritte:

  • Adsorption von Titanvorläufern: Titanvorläufer werden bei einer bestimmten Temperatur in die Reaktionskammer eingebracht, um an der Oberfläche des Substrats zu adsorbieren.
  • Spülen: Spülen mit einem Inertgas (z. B. Stickstoff), um überschüssige Titanvorläufer und Nebenprodukte zu entfernen.
  • Stickstoffvorläuferreaktion: Der Stickstoffvorläufer wird eingeführt und reagiert mit dem auf der Oberfläche des Substrats adsorbierten Titanvorläufer, um einen Titannitridfilm zu bilden.
  • Erneut spülen: Mit Inertgas spülen, um überschüssige Stickstoffvorläufer und Nebenprodukte zu entfernen.

4. zyklische Abscheidung: Wiederholung der oben genannten Schritte, Schicht für Schicht, bis die gewünschte Schichtdicke erreicht ist.

Blickwinkel

  • Präzise Kontrolle der Schichtdicke: Pro Reaktion wird nur eine atomare Schicht abgeschieden, was eine präzise Kontrolle der Schichtdicke ermöglicht.
  • Hohe Gleichmäßigkeit: Die Folie wird gleichmäßig über komplexe Formen und große Substrate verteilt.
  • Niedertemperaturverfahren: Niedrigere Abscheidungstemperatur, geeignet für temperaturempfindliche Substrate.
  • Hochwertige Folie: dichte Folie, hohe Reinheit, wenige Fehler.

Nachteile

  • Geringe Abscheiderate: Pro Zyklus wird nur eine Atomschicht abgeschieden, und die Abscheiderate ist insgesamt langsam.
  • Komplexe und kostspielige Ausrüstung: Eine präzise Steuerung von Gasfluss und Temperatur ist erforderlich, und die Kosten für die Ausrüstung sind hoch.

Wir bieten Atomlagenabscheidung (ALD) OEM-Anpassungsdienstekönnen Sie gerne einen Kommentar hinterlassen.

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