要解決的任務(wù)在于,說明一種用于制造一致覆蓋的涂層的方法。另一個要解決的任務(wù)在于,說明一種具有一致覆蓋的涂層的光電子半導(dǎo)體部件。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
說明一種用于制造涂層的方法。該涂層例如可以是光電子半導(dǎo)體部件的金屬層、半導(dǎo)體層或絕緣層。該涂層優(yōu)選地是薄的、即例如最高10μm厚的由具有優(yōu)選少的雜質(zhì)的材料構(gòu)成的層。即該層優(yōu)選地由上述材料組成并且例如具有最高3%、特別是最高1%的雜質(zhì)。涂層優(yōu)選地利用以下材料構(gòu)成,該材料可以利用作為材料源的蒸鍍源來提供。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,首先提供具有蒸發(fā)面和主涂層方向的材料源。材料源例如在其內(nèi)部中包含用于涂層的材料。如果涂層多種材料或多種材料組分,則也可以使用多個材料源或具有多種材料的材料源。用于涂層的至少一種材料例如通過加熱或通過利用帶電粒子轟擊從材料源分離出來。
材料源的主輻射沿著主涂層方向進(jìn)行。換句話說,由材料源發(fā)出的材料流沿著主涂層方向是最大的。材料流可以沿著材料源的蒸發(fā)面的至少一個延伸方向、即垂直于主輻射方向是最小的。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,提供具有蓋面的襯底保持器。優(yōu)選地平坦地構(gòu)造蓋面。換句話說,蓋面的走向與經(jīng)過蓋面伸展的所設(shè)想的數(shù)學(xué)平面偏差了垂直于上述平面的轉(zhuǎn)盤的厚度的最高±10%、優(yōu)選最高±5%。
襯底保持器的蓋面朝向材料源。蓋面的假想延長在此與主涂層方向成小于90°的角度。襯底保持器當(dāng)前例如可以是轉(zhuǎn)盤。通??梢缘氖牵r底保持器由機(jī)械自身支撐的材料構(gòu)成。換句話說,對于傳輸襯底保持器不需要其他支撐元件,以便保護(hù)襯底保持器以免破壞。襯底保持器就此可以由多個層構(gòu)造,其中襯底保持器的蓋面可以利用半導(dǎo)體材料來構(gòu)成。例如襯底保持器的蓋面包括硅。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,在襯底保持器的蓋面上布置基礎(chǔ)層?;A(chǔ)層具有背向襯底保持器的涂層面?;A(chǔ)層因此可以是待涂覆的元件、例如待涂覆的襯底。涂層面朝向材料源。因此從材料源蒸發(fā)的材料可以被施加到涂層面上。此外,基礎(chǔ)層優(yōu)選地具有四個側(cè)面。名稱“涂層面”的選擇在此不應(yīng)該意味著,僅僅該面配備有涂層。更確切地說,基礎(chǔ)層的側(cè)面也優(yōu)選地配備有涂層。涂層面更確切地說是主涂層面、即那些由于其相對于材料源的位置或由于其幾何尺寸在數(shù)量上被沉積材料源的大部分材料的面。
例如以長方體、平截方棱錐體或平截圓錐體的形狀構(gòu)造基礎(chǔ)層。四個側(cè)面在此可以將基礎(chǔ)層的涂層面和朝向襯底保持器的蓋面的底面相互連接?;A(chǔ)層例如可以是還沒有完成的光電子半導(dǎo)體部件。基礎(chǔ)層因此可以包括光電子半導(dǎo)體部件的層和/或結(jié)構(gòu)。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,襯底保持器被安裝在具有主延伸方向的旋轉(zhuǎn)臂上。旋轉(zhuǎn)臂被安裝在襯底保持器的背向襯底保持器的底面上。旋轉(zhuǎn)臂優(yōu)選地與襯底保持器的底面固定連接。旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向垂直于襯底底面伸展。旋轉(zhuǎn)臂沿著其主延伸方向具有一個長度。例如旋轉(zhuǎn)臂在其背向襯底保持器的末端處被安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)上。該固定例如可以機(jī)械地借助螺栓連接來實(shí)現(xiàn)。
襯底保持器的襯底旋轉(zhuǎn)軸的假想延長優(yōu)選地沿著旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向伸展。襯底旋轉(zhuǎn)軸在此從襯底的蓋面延伸至底面。襯底旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選地經(jīng)過襯底重心伸展。名稱“重心”在此并且在下文中不應(yīng)該理解為幾何上精確的重心,而是僅僅理解為制造公差范圍內(nèi)的重心。例如該重心與幾何上精確的重心偏差了襯底直徑的高達(dá)15%、優(yōu)選地高達(dá)10%。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂的長度。該調(diào)節(jié)例如可以通過選擇具有相應(yīng)長度的旋轉(zhuǎn)臂來實(shí)現(xiàn)。此外,長度可以借助沿遠(yuǎn)離襯底保持器的方向移動轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)或通過移動旋轉(zhuǎn)臂在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)上的固定點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂的長度,使得法向角在整個方法期間最小為30°并且最高為75°。優(yōu)選地,法向角最小為40°并且最高為60°。法向角在此是基礎(chǔ)層的涂層面的經(jīng)過涂層面上的樣本點(diǎn)的面法線與樣本向量所成的角度。樣本向量通過從材料源的蒸發(fā)面上的任意點(diǎn)至基礎(chǔ)層的涂層面上的樣本點(diǎn)的連接向量給出。優(yōu)選地,作為材料源的蒸發(fā)面上的點(diǎn)不選擇任意點(diǎn),而是選擇主涂層方向經(jīng)過其伸展的點(diǎn)。
例如法向角可以是旋轉(zhuǎn)臂沿著材料源方向的假想延長與從材料源至旋轉(zhuǎn)臂的固定點(diǎn)的連接向量所成的角度。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,現(xiàn)在將至少一個涂層施加在基礎(chǔ)層的具有涂層面的側(cè)上。該施加在下文中也稱為“涂層過程”并且在涂層時間期間進(jìn)行。涂層具有涂層厚度。在此并且在下文中分別可以將涂層的背向基礎(chǔ)層的外表面至蓋面的或者至位于該涂層之下的基礎(chǔ)層的側(cè)面之一的最小間距理解為涂層厚度。
涂層的施加借助材料源實(shí)現(xiàn)。例如借助材料源蒸鍍涂層。涂覆在涂層時間期間進(jìn)行,其中優(yōu)選地如此長地選擇涂層時間,使得產(chǎn)生基礎(chǔ)層的涂層面和/或側(cè)面的完全覆蓋?;A(chǔ)層的“完全覆蓋”在此并且在下文中意指,基礎(chǔ)層的背向襯底保持器的所有裸露的外表面在涂覆之后不再可接近并且所有面被涂層覆蓋。涂層因此特別是整體的層并且不包括未與涂層的材料相互連接的多種材料。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,襯底保持器在涂覆至少一個涂層期間圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)優(yōu)選地以恒定的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行。換句話說,在涂層時間或涂層過程期間不改變旋轉(zhuǎn)頻率。襯底旋轉(zhuǎn)軸沿著旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向伸展。優(yōu)選地,在此旋轉(zhuǎn)臂圍繞著自身旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)臂的自旋轉(zhuǎn)例如可以利用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來實(shí)現(xiàn),旋轉(zhuǎn)臂被安裝在該旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上。
在此應(yīng)該注意,法向角在涂層過程期間由于襯底保持器的旋轉(zhuǎn)而變化。這所基于的原因在于,沿著其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的襯底旋轉(zhuǎn)軸通常不經(jīng)過基礎(chǔ)層伸展。參照襯底旋轉(zhuǎn)軸的位置,基礎(chǔ)層例如在制造方法開始時更靠近材料源。由于旋轉(zhuǎn),基礎(chǔ)層在涂層過程期間在以后的時間點(diǎn)、參照襯底旋轉(zhuǎn)軸的位置更遠(yuǎn)離材料源。基礎(chǔ)層與材料源的間距由于圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)因此在時間上是可變的。這導(dǎo)致樣本向量的改變并且因此導(dǎo)致法向角的改變。盡管可變,法向角在整個制造方法期間最小為30°并且最高為75°。
根據(jù)用于制造涂層的方法的至少一種實(shí)施方式,該方法利用以下步驟實(shí)現(xiàn):
- 提供具有蓋面和主涂層方向的材料源,
- 提供具有蓋面的襯底保持器,
- 提供至少一個基礎(chǔ)層,該基礎(chǔ)層具有在襯底的蓋面上的背向襯底保持器的涂層面,
- 將襯底保持器安裝在旋轉(zhuǎn)臂上,該旋轉(zhuǎn)臂沿著旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向具有一個長度,
- 調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂的長度,使得基礎(chǔ)層的涂層面的通過涂層面上的樣本點(diǎn)的面法線與樣本向量所成的角度在整個方法期間最小為30°并且最高為75°,該樣本向量通過從材料源的蓋面上的一點(diǎn)至涂層面上的樣本點(diǎn)的連接向量給出,
- 借助材料源在基礎(chǔ)層的具有涂層面的側(cè)上涂覆至少一個涂層,其中
- 襯底保持器在涂覆涂層期間圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),該襯底旋轉(zhuǎn)軸沿著旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向伸展。
在這里描述的方法中,特別是遵循以下思想,即通過準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂的長度使得法向角最小為30°并且最高為75°,可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)層的均勻的上成形。因此能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)層的角和/或棱的一致覆蓋。此外,能夠?qū)崿F(xiàn)無裂縫的并且因此氣密密封的涂層的制造。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,襯底保持器附加地圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),該總旋轉(zhuǎn)軸在制造公差的范圍內(nèi)沿著材料源的主涂層方向伸展。優(yōu)選地,旋轉(zhuǎn)在整個涂層過程期間進(jìn)行。借助圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),可以補(bǔ)償從材料源蒸發(fā)的材料流中的不均勻性。
通過圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸和總旋轉(zhuǎn)軸的同時旋轉(zhuǎn),當(dāng)前實(shí)現(xiàn)均勻的一致的涂層。通過圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)特別是得出以下可能性,即均勻地涂覆基礎(chǔ)層的側(cè)面。如已經(jīng)結(jié)合法向角的由旋轉(zhuǎn)決定的改變所解釋的那樣,在圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)期間,基礎(chǔ)層與材料源的間距發(fā)生變化。在例如兩個起初具有至材料源的不同間距的基礎(chǔ)層的涂層的情況下,因此可以補(bǔ)償由于不同間距所致的涂層厚度中的不均勻性。
涂層厚度中的這樣的不均勻性應(yīng)該由以下決定,即由材料源發(fā)出的材料流隨著至材料源的增加的間距成平方地下降(所謂的距離平方反比定律)。因此,起初比第二基礎(chǔ)層更靠近材料源的第一基礎(chǔ)層在以后的時間點(diǎn)比第二基礎(chǔ)層距離材料源更遠(yuǎn)。此外,由于旋轉(zhuǎn)可以均勻地涂覆基礎(chǔ)層的側(cè)面,因?yàn)樵趪@著襯底旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)期間各一個另外的側(cè)面朝向材料源。側(cè)面中的每個側(cè)面與材料源、特別是與材料源的主涂層方向的相應(yīng)定向因此通過圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)在涂層過程期間變化。
圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)此外引起從材料源發(fā)出的材料流中的不均勻性的補(bǔ)償。理想情況下,材料流關(guān)于主涂層方向并且因此關(guān)于總旋轉(zhuǎn)軸具有旋轉(zhuǎn)對稱。然而,實(shí)際材料源的材料流與旋轉(zhuǎn)對稱偏差。該偏差通過圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)來補(bǔ)償。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)以第一旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行并且圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)以第二旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行。第一旋轉(zhuǎn)頻率在此大于第二旋轉(zhuǎn)頻率。例如第一旋轉(zhuǎn)頻率至少為第二旋轉(zhuǎn)頻率的四倍、特別是5.25倍。換句話說,圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)比圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)顯著更快。旋轉(zhuǎn)頻率的不同選擇在此考慮以下事實(shí),即涂層厚度中的可能由于側(cè)面與材料源的不同定向所產(chǎn)生的不均勻性比涂層厚度中的可能由于材料源的材料流中的不均勻性所產(chǎn)生的不均勻性明顯更大。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,作為樣本點(diǎn),選擇涂層面上的任意點(diǎn)。換句話說,涂層面的定義法向角的面法線可以經(jīng)過基礎(chǔ)層的涂層面上的任意點(diǎn)伸展。涂層面的經(jīng)過涂層面上的任意樣本點(diǎn)的任意面法線與樣本向量的每個法向角于是在上述條件的整個涂層時間期間滿足:法向角最小為30°并且最高為75°。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,將具有各一個涂層面的多個基礎(chǔ)層布置在襯底保持器的蓋面上。多個基礎(chǔ)層中每個基礎(chǔ)層的每個涂層面的每個法向角最小為30°并且最高為75°。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂的長度,使得該長度最小為100mm并且最高為700mm。旋轉(zhuǎn)臂長度的選擇在此取決于涂層設(shè)施的大小并且以同一涂層設(shè)施進(jìn)行縮放。優(yōu)選地,該長度最小為200mm并且最高為400mm,并且特別優(yōu)選地最小為220mm并且最高為300mm。旋轉(zhuǎn)臂長度在該范圍內(nèi)的選擇當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn):不僅提供至少為30°的法向角而且提供大量的襯底,而所述襯底不由于空間不足而接觸和/或襯底保持器的蓋面不被來自材料源的材料流遮暗。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,涂層完全覆蓋基礎(chǔ)層的背向襯底保持器的所有棱和角。換句話說,基礎(chǔ)層被涂層一致并且無縫隙地覆蓋?;A(chǔ)層在在其背向襯底保持器的外表面上、即當(dāng)前在其涂層面和所有側(cè)面上涂覆涂層之后不再可自由接近。同樣完全覆蓋基礎(chǔ)層的棱和角?;A(chǔ)層的棱在此并且在下文中是側(cè)面與涂層面相遇的部位?;A(chǔ)層的角在此并且在下文中是兩個側(cè)面與涂層面相遇的部分。例如長方體形的基礎(chǔ)層具有四個背向襯底保持器的棱和四個背向襯底保持器的角。平截圓錐體形的基礎(chǔ)層例如僅僅具有一個背向襯底保持器的棱,在所述棱處側(cè)面與平截圓錐體的蓋面相遇。術(shù)語“棱”和/或“角”在此不應(yīng)該理解為嚴(yán)格幾何的術(shù)語,而是更確切地說(在制造公差的范圍內(nèi))例如也包括倒圓的棱和/或角。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,圓盤形地構(gòu)造襯底保持器。襯底保持器的蓋面和/或底面于是具有圓的形狀。襯底保持器的圓形蓋面和/或圓形底面的半徑在此最小為30mm并且最高為350mm。優(yōu)選地,該半徑最小為40mm并且最高為200mm,特別優(yōu)選地最高為120mm。襯底旋轉(zhuǎn)軸在此經(jīng)過圓形蓋面和/或圓形底面的中點(diǎn)伸展。術(shù)語“圓”、“圓形的”“圓盤”、“圓盤形的”、“半徑”和“中點(diǎn)”在此不應(yīng)該視為準(zhǔn)確的幾何術(shù)語,而是更確切地視為可以在制造公差的范圍內(nèi)解釋的說明。例如蓋面和/或底面可以具有近似圓形的橢圓的形狀,其中橢圓的數(shù)值偏心率最高可以為10%。
在此可以的是,襯底保持器的輪廓以俯視圖來看僅僅能夠由圓的形狀接近。例如襯底保持器以俯視圖來看可以具有苜蓿葉、特別是四葉苜蓿葉的形狀。苜蓿葉的形狀以俯視圖來看于是可以由圓來包圍。襯底保持器在此以俯視圖來看可以具有至少一個對稱軸、優(yōu)選至少兩個對稱軸和特別優(yōu)選至少四個對稱軸。襯底保持器可以在至少一個空間尺寸上具有最小30mm和最高350mm的范圍。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,提供至少兩個襯底和至少兩個旋轉(zhuǎn)臂。在襯底的每個上優(yōu)選地分別布置多個基礎(chǔ)層。兩個襯底分別布置在一個旋轉(zhuǎn)臂上,其中每個襯底保持器明確地被分配給一個旋轉(zhuǎn)臂。優(yōu)選地,兩個旋轉(zhuǎn)臂具有在制造公差的范圍內(nèi)相同的長度。然而也可以的是,旋轉(zhuǎn)臂具有不同的長度。這例如能夠?qū)崿F(xiàn)在兩個襯底上布置的基礎(chǔ)層的不同的涂層。
兩個襯底分別圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),相應(yīng)旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向分別經(jīng)過所述旋轉(zhuǎn)軸伸展。優(yōu)選地,兩個襯底以相同的第一旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)。然而也可以的是,兩個襯底的旋轉(zhuǎn)頻率不同。如果應(yīng)該在兩個襯底的基礎(chǔ)層上施加結(jié)構(gòu)不同的涂層,這例如就可以是該情況。
根據(jù)方法的至少一種實(shí)施方式,至少兩個襯底和材料源沒有布置在共同的球表面上。例如這兩個襯底可以布置在共同的球表面上,其中材料源沒有布置在該共同的球表面上。因此不能在空間中定義球,不僅兩個襯底而且材料源至少部分地布置在該球的表面上。
與此相對,襯底和所謂的克努森或行星齒輪傳動裝置的材料源被布置在共同的球表面上。利用這樣的克努森或行星齒輪傳動裝置的涂層方法與在此描述的方法相對具有以下缺點(diǎn),不產(chǎn)生基礎(chǔ)層利用涂層的均勻的棱覆蓋,而是更確切地說根據(jù)襯底保持器上的基礎(chǔ)層的定向和位置產(chǎn)生上成形的不勻稱性。此外,在利用克努森或行星齒輪傳動裝置進(jìn)行涂覆的情況下,在待上成形的棱的區(qū)域中在涂層中形成縫隙和裂縫。
此外說明一種光電子半導(dǎo)體部件。光電子半導(dǎo)體部件的涂層優(yōu)選地利用在此描述的方法來制造。即,所有針對方法公開的特征也針對光電子半導(dǎo)體部件的涂層公開并且反之亦然。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,該光電子半導(dǎo)體部件包括至少一個基礎(chǔ)層,該基礎(chǔ)層具有涂層面和兩個相對的徑向側(cè)面。此外,基礎(chǔ)層包括兩個相對的切向側(cè)面,所述切向側(cè)面在制造公差的范圍內(nèi)正交于或垂直于徑向側(cè)面伸展。優(yōu)選地,兩個徑向側(cè)面分別與一個切向側(cè)面相鄰并且反之亦然。例如基礎(chǔ)層以長方體、平截方棱錐體的形狀來構(gòu)造。徑向側(cè)面于是可以在制造公差的范圍內(nèi)彼此平行地布置。同樣,切向側(cè)面可以在制造公差的范圍內(nèi)彼此平行地布置。徑向側(cè)面在此可以是背向或朝向襯底旋轉(zhuǎn)軸的側(cè)面。切向側(cè)面可以是具有至少一個面法線的側(cè)面,該面法線沿著第一旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)方向伸展。
基礎(chǔ)層還包括底面和背向底面的棱和角,在所述棱和角處切向側(cè)面或徑向側(cè)面與涂層面相遇。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,該光電子半導(dǎo)體部件包括至少一個涂層。涂層完全覆蓋基礎(chǔ)層的棱和角。換句話說,涂層一致覆蓋基礎(chǔ)層。例如涂層是光電子半導(dǎo)體部件的絕緣層。此外,涂層可以是光電子半導(dǎo)體部件的反射層和/或?qū)щ娺B接層。此外,涂層可以是光電子半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體層。借助一致的涂層,例如可以向外氣密密封基礎(chǔ)層并且保護(hù)基礎(chǔ)層以免空氣和/或液體的侵入。此外,一致的涂層可以用于制造高反射層。
涂層的材料可以具有高的純度。例如涂層中的不純的雜質(zhì)原子的數(shù)量份額為涂層材料原子的最高3%、優(yōu)選地最高1%。此外,在涂層材料的純度上可以證明借助蒸鍍的制造。涂層通過蒸鍍來制造所依據(jù)的特征因此也是具體的特征,該特征在完成的部件上能夠證明。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,該光電子半導(dǎo)體部件包括至少一個基礎(chǔ)層和至少一個涂層,該基礎(chǔ)層具有涂層面、兩個相對地徑向側(cè)面、兩個相對的在制造公差的范圍內(nèi)正交于或垂直于徑向側(cè)面的切向側(cè)面、底面和背向底面的棱和角,其中涂層完全覆蓋基礎(chǔ)層的棱和角。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,涂層具有外表面。基礎(chǔ)層的至少一個徑向側(cè)面上的涂層厚度在此為基礎(chǔ)層的涂層面上的涂層厚度的至少25%。換句話說,均勻地構(gòu)造涂層的涂層厚度。在此并且在下文中基礎(chǔ)層的徑向側(cè)面和/或切向側(cè)面和/或涂層面上的涂層厚度是涂層的外表面中的至少一個至徑向側(cè)面和/或涂層面的最小間距。
此外,借助至少一個徑向側(cè)面上的涂層厚度與涂層面上的涂層厚度的比較可以證明在方法期間選擇的法向角。因此,在徑向側(cè)面上的涂層厚度隨著增加的法向角而增大。在75°±5°的法向角的情況下,至少一個徑向側(cè)面上的涂層厚度可以對應(yīng)于涂層面上的涂層厚度。因此在該角度的情況下可以得出最佳的均勻的涂層。然而,當(dāng)前已經(jīng)表明,在考慮其他因素、諸如安裝在襯底保持器上的基礎(chǔ)層的數(shù)量和/或襯底保持器的大小的情況下已經(jīng)從30°的法向角起就可以實(shí)現(xiàn)均勻性的最佳。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,基礎(chǔ)層的切向側(cè)面上的涂層厚度為基礎(chǔ)層的外表面至涂層面的最小間距的至少30%。切向側(cè)面因此可以比徑向側(cè)面更均勻地被涂覆。
根據(jù)光電子半導(dǎo)體部件的至少一種實(shí)施方式,涂層在基礎(chǔ)層的徑向側(cè)面和/或切向側(cè)面的范圍內(nèi)沒有裂縫,所述裂縫完全穿透層。換句話說,通過如在此說明的用于制造涂層的方法可以制造無裂縫的和/或氣密密封的涂層。
附圖說明
在下文中,在此描述的用于制造涂層的方法以及在此描述的具有利用方法制造的涂層的光電子半導(dǎo)體部件借助實(shí)施例和所屬的附圖進(jìn)行詳細(xì)闡述。
圖1借助示意性的側(cè)視圖示出用于執(zhí)行在此描述的方法的裝置的一個實(shí)施例。
圖2、3和4示出用于詳細(xì)闡述在此描述的方法的示意性簡圖。
圖5示出涂層的涂層厚度的角度相關(guān)性以用于闡述在此描述的方法。
圖6示出涂層的涂層厚度作為旋轉(zhuǎn)臂長度的函數(shù)以用于闡述在此描述的方法。
圖7和8示出幾何關(guān)系以及涂層厚度的時間改變以用于闡述在此描述的方法。
圖9A和9B借助示意性的截面圖和掃描電子顯微鏡(REM)照片示出在此描述的光電子半導(dǎo)體部件的實(shí)施例。
相同的、同樣的或起相同作用的元件在附圖中配備相同的附圖標(biāo)記。附圖和在附圖中示出的元件彼此間的大小比例不應(yīng)該視為按照比例的。更確切地說,為了更好的可視性和/或更好的理解可以夸大地示出各個元件。
具體實(shí)施方式
借助圖1的示意性的側(cè)視圖來詳細(xì)地闡述用于制造涂層的方法。側(cè)視圖示出用于制造涂層22的素描的裝置。該裝置包括具有蒸發(fā)面4a的材料源4。材料源4具有主涂層方向Z。主涂層方向Z與兩個撐開蒸發(fā)面4a的平面的方向X、Y構(gòu)成直角坐標(biāo)系X,Y,Z。
此外,該裝置包括旋轉(zhuǎn)架51、固定臂52和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)53。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)53借助固定臂52安裝在旋轉(zhuǎn)架51上。旋轉(zhuǎn)臂3安裝在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)53上。旋轉(zhuǎn)臂3沿著其主延伸方向具有長度3L。襯底保持器1安裝在旋轉(zhuǎn)臂3上。旋轉(zhuǎn)臂3的穿過襯底保持器1的假想延長在此優(yōu)選地經(jīng)過襯底保持器1的重心伸展。在圖1的右側(cè)示出在第二旋轉(zhuǎn)臂3上的第二襯底保持器1。該結(jié)構(gòu)在此與在圖1的左側(cè)上示出的結(jié)構(gòu)相同。
由旋轉(zhuǎn)架51、固定臂52、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)53、旋轉(zhuǎn)臂3和襯底保持器1構(gòu)成的總裝置以第二旋轉(zhuǎn)頻率ω2圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),該總旋轉(zhuǎn)軸沿著材料源4的主涂層方向Z伸展。此外,旋轉(zhuǎn)臂3以第一旋轉(zhuǎn)頻率ω1圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11進(jìn)行自旋轉(zhuǎn),該襯底旋轉(zhuǎn)軸沿著旋轉(zhuǎn)臂3的主延伸方向伸展。
襯底保持器1具有蓋面1a。在蓋面1a上安裝有基礎(chǔ)層2。在基礎(chǔ)層2的涂層面2a上標(biāo)記樣本點(diǎn)2p。當(dāng)前選擇樣本點(diǎn)2a,使得沿著旋轉(zhuǎn)臂3伸展的襯底旋轉(zhuǎn)軸11的假想延長經(jīng)過樣本點(diǎn)2p伸展。然而,一般可以隨意地在基礎(chǔ)層2的涂層面2a上選擇樣本點(diǎn)2p。
從材料源4的蒸發(fā)面4a上的點(diǎn)4m至樣本點(diǎn)2p的連接向量構(gòu)成樣本向量42。樣本向量42與經(jīng)過樣本點(diǎn)2p的面法線291成一個法向角。借助旋轉(zhuǎn)臂3的長度3L的變化調(diào)節(jié)法向角。法向角在此最小為30°并且最高為75°。優(yōu)選地,法向角在此最小為40°并且最高為60°。
根據(jù)圖2的示意性簡圖詳細(xì)闡述用于制造涂層的方法。圖2示出具有蒸發(fā)面4a和材料源4的蒸發(fā)面4a上的點(diǎn)4m的材料源4。材料源4的主涂層方向Z當(dāng)前通過蒸發(fā)面4a上的點(diǎn)4m伸展。同樣素描地示出襯底保持器1,該襯底保持器被布置在旋轉(zhuǎn)臂3上,襯底旋轉(zhuǎn)軸11沿著該旋轉(zhuǎn)臂的主延伸方向伸展。旋轉(zhuǎn)臂3以第一角速度ω1圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)。
在襯底保持器1的蓋面1a上布置有基礎(chǔ)層2?;A(chǔ)層2具有涂層面2a以及徑向側(cè)面2r1、2r2和切向側(cè)面2t1、2t2。在此,正的徑向側(cè)面2r1應(yīng)該位于基礎(chǔ)層2的朝向旋轉(zhuǎn)臂3的側(cè)上并且負(fù)的徑向側(cè)面2r2應(yīng)該位于基礎(chǔ)層2的背向旋轉(zhuǎn)臂3的側(cè)上。正的切向側(cè)面2t1在圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)方向上被布置在負(fù)的切向側(cè)面2t2(在圖2中未示出)之前。換句話說,正的切向側(cè)面2t1的至少一個面法線平行于旋轉(zhuǎn)方向伸展并且負(fù)的切向側(cè)面2t2的至少一個面法線與旋轉(zhuǎn)方向反向平行地伸展。徑向側(cè)面2r1、2r2相對置。同樣,切向側(cè)面2t1、2t2相對置(在圖2中未示出)。切向側(cè)面2t1、2t2在制造公差的范圍內(nèi)垂直于徑向側(cè)面2r1、2r2伸展。
樣本點(diǎn)2p位于基礎(chǔ)層2的涂層面2a上。樣本點(diǎn)2p與旋轉(zhuǎn)臂3具有一個間距32。此外,基礎(chǔ)層2具有至材料源的平均間距D。
通過從材料源4的蒸發(fā)面4a上的點(diǎn)4m至基礎(chǔ)層2的涂層面2a上的樣本點(diǎn)2p的連接向量給出的樣本向量42與主涂層方向Z成一個材料角θ。同樣,樣本向量42與經(jīng)過樣本點(diǎn)2p的面法線291成一個法向角。
徑向向量292沿著涂層面2a伸展。徑向向量292垂直于經(jīng)過樣本點(diǎn)2p的面法線291。徑向向量292與樣本向量42成一個徑向角α。面法線291、徑向向量292和在此未示出的切向向量293構(gòu)成三維直角坐標(biāo)系,該三維直角坐標(biāo)系被旋轉(zhuǎn)至通過材料源4定義的三維直角坐標(biāo)系X,Y,Z。切向向量293在此垂直于面法線291和徑向向量292伸展并且從圖2的圖形平面伸展出來。
在涂層過程期間在圖2中示出的時間點(diǎn),負(fù)的徑向側(cè)面2r2朝向材料源4定向并且因此可以被直接涂覆,而正的徑向側(cè)面2r1遠(yuǎn)離材料源4定向并且因此僅能夠差地或完全不能被涂覆。正的徑向側(cè)面2r2因此可以更好地利用材料源4的材料來涂覆。在以后的時間點(diǎn)、例如在襯底保持器1圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11半個旋轉(zhuǎn)之后,正的徑向側(cè)面2r1朝向材料源4定向并且負(fù)的徑向側(cè)面2r2遠(yuǎn)離材料源4定向。因此通過圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)徑向側(cè)面2r1、2r2的均勻的涂層。
根據(jù)圖3的示意圖詳細(xì)闡述在此描述的用于制造涂層22的方法。在通過材料源4定義的坐標(biāo)系X,Y,Z中示出基礎(chǔ)層2的涂層面2a上的樣本點(diǎn)2p1、2p2的所計算的依賴于時間的位置。零點(diǎn)通過材料源4的蒸發(fā)面4a上的點(diǎn)4m給出。
布置第一樣本點(diǎn)2p1,使得第一樣本點(diǎn)具有至襯底旋轉(zhuǎn)軸11的大的間距32。布置第二樣本點(diǎn)2p2,使得第二樣本點(diǎn)與襯底旋轉(zhuǎn)軸11的位置僅輕微偏移,即具有至襯底旋轉(zhuǎn)軸11的無窮小的間距32。因此,第一樣本點(diǎn)2p1的依賴于時間的位置不僅受圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)影響而且受圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)影響。第二樣本點(diǎn)2p2的依賴于時間的位置僅受圍繞著總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)影響。
所述不同的影響例如在第一樣本點(diǎn)2p1的位置的時間變化相較于第二樣本點(diǎn)2p2的位置的時間變化更大的方面可見。第一樣本點(diǎn)2p1進(jìn)行圍繞著材料源4的加倍的旋轉(zhuǎn)。與此相應(yīng)地,第一樣本點(diǎn)2p1比第二樣本點(diǎn)2p2具有更復(fù)雜的運(yùn)動并且與樣本向量42成更大變化的法向角。
此外,圖3為了闡述示出通過面法線291、徑向向量292和切向向量293撐開的旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系291,292,293的素描的三維圖。切向向量293平行于以第一旋轉(zhuǎn)頻率ω1圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向伸展。徑向向量292平行于涂層面2a伸展,樣本點(diǎn)2p1、2p2位于該涂層面上。
根據(jù)圖4的簡圖來詳細(xì)闡述用于制造涂層的方法。在該簡圖中示出在涂層過程期間在任意時間點(diǎn)的樣本點(diǎn)2p。此外示出旋轉(zhuǎn)臂3和與旋轉(zhuǎn)臂3疊合的襯底旋轉(zhuǎn)軸11。在樣本點(diǎn)2p的位置處畫出旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系291,292,293。
面法線291與樣本向量42成一個法向角。徑向向量292與樣本向量42成一個徑向角α。切向向量293與樣本向量42成一個切向角β。
由于圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸和/或總旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn),徑向角α、切向角β和法向角在襯底保持器1的旋轉(zhuǎn)期間變化。
根據(jù)圖5的歸一化的涂層厚度61、62的所計算的角度相關(guān)性,詳細(xì)闡述用于制造涂層的方法。示出的是被歸一化到涂層面2a的涂層厚度上的涂層厚度|d|作為以度數(shù)為單位的法向角的函數(shù)。圖5示出涂層面2a上的被歸一化的涂層厚度61和基礎(chǔ)層2的側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的被歸一化的平均涂層厚度62,該平均涂層厚度是相應(yīng)側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的相應(yīng)的被歸一化的涂層厚度的平均值。
針對計算涂層厚度假設(shè):從材料源4發(fā)出的材料流I具有與材料角θ和基礎(chǔ)層2跟材料源4的平均間距D的如下的成比例的相關(guān)性:
其中材料參數(shù)n依賴于材料源4的材料。例如在金的情況下適用n=3。因此對于材料流4具有結(jié)合距離平方反比定律的旋轉(zhuǎn)對稱的余弦相關(guān)性。
側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的被歸一化的平均涂層厚度62隨著增大的法向角而增大。在大約72.4°的法向角的情況下得出最大均勻的涂層。在該角度的情況下,側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的被歸一化的平均涂層厚度62和涂層面2a上的被歸一化的涂層厚度61等大。因此,在72.4°的角度的情況下,可以預(yù)期基礎(chǔ)層2的最大一致的和均勻的覆蓋。
然而,當(dāng)前驚人地表明的是,已經(jīng)從至少30°的法向角起就能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)層2的足夠均勻的和一致的覆蓋。此外,在更小的法向角的情況下,更大數(shù)量的基礎(chǔ)層2是可以的,因?yàn)橐r底保持器1可以更遠(yuǎn)離材料源4來布置并且因此更大數(shù)量的襯底保持器1和/或更大的襯底保持器1可以與唯一的材料源4結(jié)合使用。
根據(jù)圖6的所計算的歸一化的涂層厚度711、712、721、722、731、732,詳細(xì)闡述在此描述的用于制造涂層的方法。與圖5相對,在圖6中分別繪出相應(yīng)側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的被歸一化的涂層厚度。歸一化的涂層厚度711、712、721、722、731、732作為旋轉(zhuǎn)臂3的長度3L的函數(shù)來說明。
點(diǎn)分別如下示出:正的徑向側(cè)面2r1上的歸一化的涂層厚度711、712,負(fù)的徑向側(cè)面2r1上的歸一化的涂層厚度721、722,切向側(cè)面2t1、2t2上的歸一化的涂層厚度731、732和涂層面2a上的歸一化的涂層厚度61。用于切向側(cè)面2t1、2t2的歸一化的涂層厚度731、732沒有針對正的切向側(cè)面2t1和負(fù)的切向側(cè)面2t2來分開示出,因?yàn)閮蓚€切向側(cè)面2t1、2t2的歸一化的涂層厚度是相等的。實(shí)心的數(shù)據(jù)點(diǎn)711、721和731分別示出針對具有150mm直徑的襯底保持器的歸一化的涂層厚度,而空心的點(diǎn)712、722、732分別示出針對具有50mm直徑的襯底保持器的歸一化的涂層厚度的計算。
隨著增加的長度3L,法向角增大并且因此側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2上的被歸一化的涂層厚度增加并且因此涂層厚度的均勻性增大。特別是可以均勻并且一致地涂覆切向側(cè)面2t1、2t2。在大約460mm的長度3L的情況下實(shí)現(xiàn)大約72.4°的最佳的法向角。
根據(jù)在圖7中示出的依賴于時間的變化曲線,詳細(xì)闡述在此描述的方法。示出的是法向角、切向角β1、β2、徑向角α1、α2以及材料角θ作為以秒為單位的旋轉(zhuǎn)時間t的函數(shù)的計算。在此,襯底保持器的旋轉(zhuǎn)通過說明第一切向角β1、第二切向角β2、第一徑向角α1和第二徑向角α2予以考慮。樣本向量42與切向向量293或與徑向向量292成第一切向角β1或第一切向角α1。此外,樣本向量42與數(shù)學(xué)上相反的、即負(fù)的切向向量293或與數(shù)學(xué)上相反的、即負(fù)的徑向向量292成第二切向角β2或第二切向角α2。
此外,在圖7的依賴于時間的變化曲線中繪出樣本向量42的以毫秒為單位的依賴于時間的長度。圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)在120秒后結(jié)束。因此第一旋轉(zhuǎn)頻率ω1為1/120Hz。與此相應(yīng)地,依賴于時間的變化曲線在120秒后重復(fù)。
角度、α1、α2、β1、β2、θ和樣本向量42的長度在旋轉(zhuǎn)期間變化。法向角在整個旋轉(zhuǎn)期間最小為30°并且最高為75°。因此法向角根據(jù)35°和65°的峰值角度例如在125°和155°之間變化。
根據(jù)圖8的依賴于時間的沉積速率,詳細(xì)闡述在此描述的用于制造涂層22的方法。沉積速率在此是以下速率,材料源4的材料以該速率沉積在基礎(chǔ)層2的相應(yīng)面2a、2r1、2r2、2t1、2t2上。示出的是基礎(chǔ)層2上的依賴于時間的以任意單位(a.u.)的沉積速率作為以秒為單位的旋轉(zhuǎn)時間t的函數(shù)。圖8示出涂層面2a上的沉積速率81、正的徑向側(cè)面2r1上的沉積速率821、負(fù)的徑向側(cè)面2r2上的沉積速率822、正的切向側(cè)面2t1上的沉積速率831和負(fù)的切向側(cè)面2t2上的沉積速率832。
涂層的相應(yīng)沉積速率在時間變化曲線上變化。因此,起初涂層面2a上的沉積速率81和正的徑向側(cè)面2r2上的沉積速率821是最大的。隨著圍繞著襯底旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn),側(cè)面2r1、2r2、2t1、2t2與材料源4的定位被改變。與此相應(yīng)地,例如負(fù)的切向側(cè)面2t2上的沉積速率832上升,而涂層面2a上的沉積速率81下降。在半個旋轉(zhuǎn)之后,在時間點(diǎn)t=60s,負(fù)的徑向側(cè)面2r2上的沉積速率822是最大的。從大約t=80s的時間點(diǎn)起,正的切向側(cè)面2t2上的沉積速率831和涂層面2a上的沉積速率81上升。在結(jié)束旋轉(zhuǎn)之前,從大約t=100s的時間點(diǎn)起,正的徑向側(cè)面2r1上的沉積速率811重新上升。關(guān)于相應(yīng)曲線的積分于是得出根據(jù)圖5和6的涂層厚度。
根據(jù)圖9A和9B的REM照片,詳細(xì)闡述在此描述的光電子半導(dǎo)體部件的實(shí)施例。圖9A在此示出具有涂層22的光電子半導(dǎo)體部件,該涂層沒有借助在此描述的方法來制造。圖9B示出具有涂層22的光電子半導(dǎo)體部件,該涂層借助在此描述的方法來制造。
在圖9A的光電子半導(dǎo)體部件中可以識別基礎(chǔ)層2的要覆蓋的棱處的裂縫221。涂層22中的這些裂縫在圖9B的光電子半導(dǎo)體部件中不存在。此外,在圖9B中可以清楚識別光電子半導(dǎo)體部件或利用在此描述的方法制造的涂層22。因此涂層22在其側(cè)面2r1、2r2上的涂層厚度223大約為基礎(chǔ)層2的涂層面2a上的涂層厚度224的一半。這使得推斷出使用大約45°的法向角。
本發(fā)明不通過借助實(shí)施例的描述進(jìn)行限制。更確切地說,本發(fā)明包括每個新的特征以及特征的每個組合,這特別是包含專利權(quán)利要求中的特征的每個組合,即使該特征或該組合本身沒有在專利權(quán)利要求或?qū)嵤├忻鞔_說明。
本申請要求德國申請DE 10 2014 108 348.2的優(yōu)先權(quán),該德國申請的公開內(nèi)容就此并入本文。