Die Sputterausbeute ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz von Sputterdepositionsprozessen. Sie bezieht sich auf die Anzahl der Atome, die pro einfallendem Ion aus einem Zielmaterial ausgestoßen werden.
5 Schlüsselstrategien zur Steigerung der Sputterausbeute
1. Target-Material
Die Wahl des Targetmaterials kann die Sputterausbeute erheblich beeinflussen. Materialien mit niedrigeren Bindungsenergien geben beim Ionenbeschuss mit größerer Wahrscheinlichkeit mehr Atome ab. Die Auswahl eines Targetmaterials, das für das Sputtern anfälliger ist, kann daher die Ausbeute erhöhen.
2. Masse der beschossenen Teilchen
Die Sputterausbeute steigt im Allgemeinen mit der Masse der einfallenden Ionen. Schwerere Ionen haben einen größeren Impuls, so dass sie beim Aufprall mehr Energie auf die Zielatome übertragen können. Dies führt zu einer höheren Wahrscheinlichkeit des Ausstoßes von Zielatomen. Daher kann die Verwendung schwererer Ionen für den Beschuss die Sputterausbeute erhöhen.
3. Energie der beschossenen Teilchen
Auch die Energie der einfallenden Ionen spielt eine entscheidende Rolle. Innerhalb des für das Sputtern typischen Energiebereichs (10 bis 5000 eV) erhöht sich die Sputterausbeute, wenn die Energie der Ionen erhöht wird. Ionen mit höherer Energie können tiefer in das Zielmaterial eindringen, mit mehr Atomen in Wechselwirkung treten und mehr Atome herausschleudern.
4. Magnetron-Zerstäubung
Beim Magnetronsputtern werden Magnete eingesetzt, um die Ionisierung des Plasmas in der Nähe des Targets zu erhöhen. Dadurch steht eine größere Anzahl von Ionen für den Beschuss zur Verfügung, was zu einer höheren Sputterrate und damit zu einer höheren Ausbeute führt. Das Magnetronsputtern ermöglicht auch den Betrieb bei niedrigeren Drücken, was die Reinheit der Beschichtungen verbessern kann.
5. Reaktive Zerstäubung
Durch die Einführung eines reaktiven Gases in den Sputterprozess ist es möglich, komplexe Verbindungen von einem einfachen Metalltarget abzuscheiden. Dies kann auch die Gesamteffizienz und -ausbeute des Sputterprozesses erhöhen.
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