Der Druck des Sputtergases hat einen erheblichen Einfluss auf die Schichtqualität und die Sputterrate während des Sputterprozesses. Hier sind die wichtigsten Auswirkungen des Drucks auf die Schichtqualität und die Sputterrate:
1. 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. Sputtering Rate:
- Niedrigerer Druck: Ein niedrigerer Druck führt in der Regel zu niedrigeren Sputtering-Raten. 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 Targetmaterial und damit zu einer höheren Sputterrate. 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.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Druck des Sputtergases eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Schichtqualität und der Sputterrate spielt. Es ist wichtig, das richtige Gleichgewicht zu finden, um die gewünschten Schichteigenschaften wie Dichte, Kristallinität und Gleichmäßigkeit zu erreichen. Der Druck in der Sputterkammer muss sorgfältig gesteuert werden, um das Wachstum der Dünnschicht zu optimieren und eine Vergiftung des Targets zu verhindern.
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