Zur großflächigen Abscheidung von amorphem hydrogenisierten Silizium (a-Si:H) wird bisher überwiegend die kapazitiv gekoppelte plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung mit einer Anregungsfrequenz von 13,56 MHz (RF-PECVD) verwendet. Aufgrund der guten erzielbaren Schichteigenschaften mittels RF-PECVD ist dies das häufigste Verfahren insbesondere für dünne, qualitativ hochwertige a-Si:H Schichten auf planaren Substraten.

In diesem Vorhaben sollen hingegen extrem dicke (> 30µm) a-Si:H Schichten auf planaren und nicht-planaren Substraten mit einer Abscheiderate größer als 5 µm/h abgeschieden werden. Dazu wird in diesem Vorhaben ein alternatives plasmaunterstütztes Beschichtungsverfahren eingesetzt: die mikrowellenunterstützte chemische Gasphasenabscheidung mit einer Plasmaanregungsfrequenz von 2,45 GHz (MW-PECVD). Der prinzipielle Vorteil der Mikrowellenanregung gegenüber anderen Entladungstypen ist, dass sie eine Plasmaquelle darstellt und damit das Substrat keine direkt am Stromfluss beteiligte Elektrode bildet. Des Weiteren sind mit der MW-PECVD, durch höhere Elektronenenergien und Elektronen-sowie Ionenkonzentrationen, auch höhere Abscheideraten erzielbar.

Projektinhalt:
Seit einigen Jahren besteht in der Fertigung elektronischer bzw. mikroelektronischer Bauteile ein Trend zur Einführung additiver Fertigungsverfahren (engl.: additive manufacturing, AM). Deren Vorteil gegenüber subtraktiven oder hybrid gestalteten Verfahren ist der sparsame Material- und Energieeinsatz und ein extremes Maß an Variabilität des Designs. Ein Beispiel für ein elektrochemisches AM-Verfahren ist die Metallabscheidung aus einem Elektrolyttropfen von nur wenigen Nanoliter Volumen (engl.: meniscus confined electrochemical deposition, MCED).

In einem Verbundvorhaben zwischen dem sächsischen mittelständischen Unternehmen GeSiM, Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH in Radeberg, und der TU Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik (IHM), Professur für Nanoelektronik (NE), soll die MCED in einer Geräteentwicklung einer industriellen Nutzung zugeführt werden, z. B. für die Fertigung von Bio-Implantaten und Bio-Sensoren. Hierzu wird in die bewährte GeSiM-Geräteplattform „BioScaffolder“ ein MCED-Modul, eine in Z-Richtung bewegliche Bauplattform und ein Potentiostat so integriert, dass die Abscheidung von Kupfer und Gold als Mikroelektroden auch auf 3D-Formkörpern sowie als freistehende Drähte mit einigen Millimetern Länge möglich sein wird. Ziel ist die weltweite Vermarktung des entwickelten MCED-3D-Druckers.

Das Projekt wird finanziert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und durch Steuermittel auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushalts.