Technisches Team · Kintek Solution

Die gepulste Gleichstromzerstäubung ist eine fortschrittliche Form der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), die den herkömmlichen Gleichstromzerstäubungsprozess durch die Einführung einer gepulsten Energieversorgung verbessert.Diese Methode ist besonders nützlich für die Abscheidung von Isoliermaterialien, da sie dazu beiträgt, Probleme wie Lichtbogenbildung und Targetvergiftung zu vermeiden.Bei diesem Verfahren wird eine gepulste Gleichspannung an das Targetmaterial angelegt, die zwischen hohen und niedrigen Spannungszuständen wechselt, was eine bessere Kontrolle des Abscheidungsprozesses und eine bessere Schichtqualität ermöglicht.

Die wichtigsten Punkte werden erklärt:

1. Grundprinzip des DC-Sputterns:

   • Beim herkömmlichen Gleichstromsputtern wird ein elektrischer Gleichstrom, in der Regel im Bereich von -2 bis -5 kV, an das Zielbeschichtungsmaterial angelegt, das als Kathode fungiert.Eine positive Ladung wird an das Substrat angelegt, das als Anode fungiert.Auf diese Weise entsteht eine Plasmaumgebung, in der Ionen das Target beschießen, wodurch Atome herausgeschleudert werden und sich auf dem Substrat ablagern.

2. Herausforderungen beim herkömmlichen DC-Sputtern:

   • Die herkömmliche Gleichstromzerstäubung hat mit Problemen zu kämpfen, wenn es um isolierende Materialien geht.Diese Materialien können Ladungen auf ihrer Oberfläche ansammeln, was zu Lichtbogenbildung und Targetvergiftung führt, was die Qualität der abgeschiedenen Schicht beeinträchtigt.

3. Einführung des gepulsten DC-Sputterns:

   • Die gepulste Gleichstromzerstäubung löst diese Probleme durch den Einsatz einer gepulsten Stromversorgung.Die an das Target angelegte Spannung wechselt zwischen Hoch- und Niederspannung, so dass die angesammelte Ladung während der Niederspannungsphase abgeleitet werden kann.Dadurch werden Lichtbogenbildung und Vergiftung des Targets reduziert, so dass es sich für die Abscheidung von Isoliermaterialien eignet.

4. Vorteile des gepulsten DC-Sputterns:

   • Geringere Lichtbogenbildung: Der gepulste Charakter der Stromversorgung trägt zur Verringerung der Lichtbogenbildung bei, die sonst das Target und das Substrat beschädigen kann.
   • Verbesserte Filmqualität: Durch die Abschwächung von Targetvergiftung und Lichtbogenbildung führt das gepulste DC-Sputtern zu glatteren und gleichmäßigeren Schichten.
   • Vielseitigkeit: Diese Methode ist besonders vorteilhaft für die Abscheidung von Isoliermaterialien, die mit dem herkömmlichen DC-Sputtern nur schwer zu handhaben sind.

5. Mathematische Modellierung:

   • Die Sputterrate beim DC-Magnetron-Sputtern kann mit der Formel berechnet werden:
     • [
     • R_{\text{sputter}} = \links(\frac{\Phi}{2}\rechts) \mal \links(\frac{n}{N_A}\rechts) \mal \links(\frac{A}{d}\rechts) \mal \links(\frac{v}{1 + \frac{v^2}{v_c^2}}\rechts)
     • ]
     • wobei:
     • (\Phi) die Ionenflussdichte ist,
     • (n) ist die Anzahl der Zielatome pro Volumeneinheit,
     • (N_A) ist die Avogadrosche Zahl,

6. (A) ist das Atomgewicht des Zielmaterials,

   • (d) ist der Abstand zwischen dem Target und dem Substrat, (v) ist die durchschnittliche Geschwindigkeit der gesputterten Atome,
   • (v_c) ist die kritische Geschwindigkeit. Details zum Prozess:

7. Umwandlung des Materials:

   • Bei der Sputterbeschichtung wird ein festes Material in einen feinen Sprühnebel aus mikroskopisch kleinen Partikeln umgewandelt, die für das menschliche Auge wie ein "Gas" erscheinen.Dieses Verfahren erfordert eine spezielle Kühlung, um die entstehende Wärme zu bewältigen.

Aufdampfen:

Bei der PVD durch Sputtern wird das Material, das als Schicht abgeschieden werden soll, durch Beschuss des Ausgangsmaterials mit hochenergetischen Teilchen oder Ionen in Dampf umgewandelt.

Anwendungen:	Das gepulste DC-Sputtern ist in der Halbleiterindustrie, bei optischen Beschichtungen und bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen weit verbreitet.Seine Fähigkeit, hochwertige Isolierschichten abzuscheiden, macht es in diesen Bereichen unverzichtbar.
Wenn man diese Schlüsselpunkte versteht, kann man die technologischen Fortschritte schätzen, die das gepulste DC-Sputtern auf dem Gebiet der Dünnschichtabscheidung mit sich bringt, insbesondere bei der Handhabung schwieriger Materialien und der Verbesserung der Schichtqualität.	Zusammenfassende Tabelle:
Aspekt	Einzelheiten
Grundprinzip	Verwendet elektrischen Gleichstrom zur Erzeugung eines Plasmas, das Atome zur Abscheidung ausstößt.
Überwundene Herausforderungen	Verringert Lichtbogenbildung und Zielvergiftung in Isoliermaterialien.

Vorteile Verbesserte Folienqualität, geringere Lichtbogenbildung und vielseitige Materialhandhabung. Anwendungen