Der Druck des Sputtergases spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Qualität und der Geschwindigkeit der Filmbildung während des Sputterprozesses.
Wie der Druck des Sputtergases die Schichtqualität und die Sputterrate beeinflusst: 4 Schlüsselfaktoren
1. Einfluss auf die Filmqualität
Niedrigerer Druck: Ein niedrigerer Druck in der Sputterkammer kann zu einer hochdichten Schicht mit guter Kristallinität führen.
Das liegt daran, dass die gesputterten Atome bei niedrigerem Druck eine längere mittlere freie Weglänge haben, so dass sie sich weiter bewegen können, bevor sie mit anderen Atomen zusammenstoßen.
Dies führt zu einer gleichmäßigeren und dichteren Schichtstruktur mit besserer Kristallinität.
Höherer Druck: Andererseits kann ein höherer Druck die Abscheideraten erhöhen.
Wird der Druck jedoch zu hoch, kann dies zu Porosität in der Mikrostruktur des Films führen.
Die erhöhte Kollisionshäufigkeit bei höherem Druck kann auch zu einer zufälligen Orientierung in der Schicht führen, was die Kristallinität beeinträchtigt.
Daher ist es wichtig, einen optimalen Druckbereich zu finden, um die gewünschte Folienqualität zu erreichen.
2. Auswirkungen auf die Sputtering-Rate
Niedrigerer Druck: Ein niedrigerer Druck führt im Allgemeinen zu niedrigeren Sputterraten.
Das liegt daran, dass bei niedrigem Druck die Dichte des Sputtergases geringer ist, was zu weniger Zusammenstößen zwischen den Gasionen und dem Targetmaterial führt.
Infolgedessen werden weniger Target-Atome ausgestoßen, was zu einer geringeren Sputterrate führt.
Höherer Druck: Umgekehrt kann ein höherer Druck die Abscheideraten erhöhen.
Die höhere Dichte des Sputtergases bei höherem Druck führt zu mehr Zusammenstößen mit dem Zielmaterial, was eine höhere Sputterrate zur Folge hat.
Wird der Druck jedoch zu hoch, kann es zu einer Targetvergiftung kommen, bei der das reaktive Gas in der Kammer die Targetoberfläche negativ beeinflusst.
Dies kann die Wachstumsrate der Dünnschicht verringern und ihre Qualität beeinträchtigen.
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