Die Nachteile der Sputterdeposition lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1) Niedrige Abscheideraten: Die Abscheideraten beim Sputtern sind im Allgemeinen niedriger als bei anderen Abscheidungsmethoden wie der thermischen Verdampfung. Dies bedeutet, dass es länger dauert, bis die gewünschte Schichtdicke abgeschieden ist.
2) Ungleichmäßige Abscheidung: In vielen Konfigurationen ist die Verteilung des Abscheidungsflusses ungleichmäßig, was bedeutet, dass die Schichtdicke auf dem Substrat variieren kann. Dies erfordert bewegliche Vorrichtungen, um Schichten mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten.
3) Teure Targets und schlechter Materialeinsatz: Sputtertargets sind oft teuer, und der Materialeinsatz kann ineffizient sein. Dies kann zu höheren Kosten und zur Verschwendung von Ressourcen führen.
4) Wärmeerzeugung und -abfuhr: Der größte Teil der Energie, die während des Sputterns auf das Target trifft, wird zu Wärme, die effektiv abgeführt werden muss. Dies kann eine Herausforderung sein und erfordert unter Umständen den Einsatz eines Kühlsystems, was die Produktionsrate verringert und die Energiekosten erhöht.
5) Verunreinigung: In einigen Fällen können gasförmige Verunreinigungen während des Sputterns im Plasma "aktiviert" werden, was zu einer Verunreinigung der Schicht führt. Dies kann problematischer sein als bei der Vakuumverdampfung.
6) Kontrolle der Gaszusammensetzung: Bei der reaktiven Sputterdeposition muss die Gaszusammensetzung sorgfältig kontrolliert werden, um eine Vergiftung des Sputtertargets zu verhindern. Dies erhöht die Komplexität des Prozesses und erfordert eine präzise Steuerung.
7) Kontrolle der Schichtdicke: Während das Sputtern hohe Abscheideraten ohne Begrenzung der Schichtdicke ermöglicht, lässt sich die Schichtdicke nicht genau steuern. Die Schichtdicke wird in erster Linie durch die Festlegung der Betriebsparameter und die Anpassung der Abscheidungszeit gesteuert.
8) Schwierigkeiten bei der Lift-off-Strukturierung: Die Kombination des Sputterverfahrens mit einem Lift-off-Verfahren zur Strukturierung der Schicht kann sich als schwieriger erweisen. Aufgrund des für das Sputtern charakteristischen diffusen Transports ist es nicht möglich, den Weg der Atome vollständig zu begrenzen, was zu Kontaminationsproblemen führen kann.
9) Einführung von Verunreinigungen: Beim Sputtern besteht eine größere Tendenz zur Einbringung von Verunreinigungen in das Substrat als bei der Abscheidung durch Verdampfung. Dies liegt daran, dass das Sputtern in einem geringeren Vakuumbereich arbeitet.
10) Zersetzung organischer Feststoffe: Einige Materialien, wie z. B. organische Feststoffe, werden durch den Ionenbeschuss während des Sputterns leicht zersetzt. Dies schränkt die Verwendung des Sputterns für die Abscheidung bestimmter Arten von Materialien ein.
Insgesamt bietet die Sputterdeposition zwar Vorteile wie eine bessere Schichtverdichtung, die Kontrolle der Schichteigenschaften und die Möglichkeit, Schichten auf großen Wafern abzuscheiden, aber sie hat auch einige Nachteile, die bei der Wahl einer Depositionsmethode berücksichtigt werden müssen.
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