Das Sputtering-Verfahren ist zwar vielseitig und weit verbreitet, hat aber mehrere Einschränkungen, die seine Effizienz und Anwendbarkeit beeinträchtigen. Zu diesen Einschränkungen gehören Schwierigkeiten bei der Kombination mit dem Lift-off-Verfahren zur Strukturierung von Schichten, Herausforderungen bei der aktiven Steuerung des schichtweisen Wachstums und die Einbringung von Inertgasen als Verunreinigungen in die Schicht. Darüber hinaus gibt es bei bestimmten Varianten wie dem Magnetronsputtern Probleme wie niedrige Targetnutzungsraten, Plasmainstabilität und Einschränkungen beim Sputtern von stark magnetischen Materialien bei niedrigen Temperaturen.
Schwierige Kombination mit Lift-Off zur Strukturierung von Schichten:
Beim Sputtern handelt es sich um einen diffusen Transportprozess, was bedeutet, dass die Atome nicht genau auf das Substrat gerichtet sind. Diese Eigenschaft macht es schwierig, den Ort der Abscheidung der Atome vollständig abzuschatten oder einzuschränken, was zu potenziellen Verunreinigungsproblemen führt. Die Unfähigkeit, die Abscheidungsstelle genau zu kontrollieren, erschwert die Integration des Sputterns mit Lift-off-Verfahren, die für die Strukturierung von Schichten in der Mikroelektronik und anderen Präzisionsanwendungen entscheidend sind.Herausforderungen bei der aktiven Kontrolle für schichtweises Wachstum:
Im Vergleich zu anderen Abscheidetechniken wie der gepulsten Laserabscheidung hat das Sputtern Einschränkungen bei der aktiven Kontrolle des schichtweisen Wachstums. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, die eine präzise und kontrollierte Schichtdicke und -zusammensetzung erfordern. Das Fehlen einer präzisen Kontrolle kann zu Unstimmigkeiten in den Schichteigenschaften führen, die die Gesamtleistung der Materialien beeinträchtigen.
Einarbeitung von Inertgasen als Verunreinigungen:
Während des Sputterns können die im Prozess verwendeten Inertgase in der wachsenden Schicht eingeschlossen oder eingebaut werden und als Verunreinigungen wirken. Diese Verunreinigungen können die Qualität und Leistung der abgeschiedenen Schichten beeinträchtigen, insbesondere bei Anwendungen, bei denen die Reinheit entscheidend ist, wie z. B. bei der Halbleiterherstellung.Spezifische Grenzen des Magnetronsputterns:
Das Magnetronsputtern, eine häufig verwendete Variante, hat eine Reihe von Nachteilen. Das Ringmagnetfeld, das bei dieser Technik verwendet wird, beschränkt das Plasma auf bestimmte Bereiche, was zu ungleichmäßigem Verschleiß des Targetmaterials und niedrigen Nutzungsraten führt, die oft unter 40 % liegen. Dies führt zu erheblichem Materialabfall und erhöhten Kosten. Darüber hinaus ist es bei diesem Verfahren schwierig, Hochgeschwindigkeits-Sputtern bei niedrigen Temperaturen für stark magnetische Materialien zu erreichen, da die Anwendung externer Magnetfelder begrenzt ist.
