Das Gleichstrom-Magnetron-Sputtern ist ein Verfahren zur physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei dem eine Gleichstromquelle zur Erzeugung eines Plasmas in einer Niederdruck-Gasumgebung eingesetzt wird. Dieses Plasma wird zum Beschuss eines Zielmaterials verwendet, wodurch Atome herausgeschleudert und anschließend auf einem Substrat abgeschieden werden. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Abscheiderate, einfache Steuerung und niedrige Betriebskosten aus und eignet sich daher für großtechnische Anwendungen.
Ausführliche Erläuterung:
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Prinzip der Funktionsweise:
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Beim DC-Magnetron-Sputtern wird mit Hilfe einer Gleichstromversorgung ein Plasma in der Nähe des Zielmaterials erzeugt, das in der Regel aus Metall oder Keramik besteht. Das Plasma besteht aus ionisierten Gasmolekülen, in der Regel Argon, die aufgrund des elektrischen Feldes auf das negativ geladene Target beschleunigt werden. Wenn diese Ionen mit dem Target zusammenstoßen, lösen sie Atome von der Oberfläche, ein Prozess, der als Sputtern bezeichnet wird.Verstärkung durch ein magnetisches Feld:
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Der Prozess wird durch ein Magnetfeld verstärkt, das von einer Magnetanordnung um das Target herum erzeugt wird. Dieses Magnetfeld schließt die Elektronen ein, erhöht die Plasmadichte und damit die Sputterrate. Der magnetische Einschluss trägt auch zu einer gleichmäßigeren Abscheidung des gesputterten Materials auf dem Substrat bei.
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Abscheiderate und Wirkungsgrad:
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Die Effizienz des Sputterprozesses ist direkt proportional zur Anzahl der erzeugten Ionen, die wiederum die Rate erhöhen, mit der die Atome aus dem Target ausgestoßen werden. Dies führt zu einer schnelleren Abscheidungsrate und zu einer minimalen Menge an gebildeten Schichten in der Dünnschicht. Der Abstand zwischen dem Plasma und dem Substrat spielt ebenfalls eine Rolle bei der Minimierung von Schäden, die durch Streuelektronen und Argon-Ionen verursacht werden.Anwendungen und Vorteile:
Das DC-Magnetron-Sputtern wird in der Regel für die Abscheidung von reinen Metallschichten wie Eisen, Kupfer und Nickel verwendet. Es wird wegen seiner hohen Abscheideraten, der einfachen Steuerung und der niedrigen Betriebskosten bevorzugt, insbesondere bei der Bearbeitung großer Substrate. Das Verfahren ist skalierbar und für die Herstellung hochwertiger Schichten bekannt, wodurch es sich für verschiedene industrielle Anwendungen eignet.
