Technisches Team · Kintek Solution

Sputtern ist ein physikalisches Verfahren, bei dem Atome durch Beschuss mit hochenergetischen Teilchen, in der Regel Ionen, aus einem festen Zielmaterial herausgeschleudert werden. Dieses Verfahren wird häufig für die Abscheidung von Dünnschichten und in analytischen Techniken wie der Sekundärionen-Massenspektroskopie eingesetzt.

Zusammenfassung des Sputtering-Prozesses:

Beim Sputtern wird ein Substrat in eine Vakuumkammer mit einem Inertgas wie Argon gebracht und eine negative Ladung auf ein Zielmaterial aufgebracht. Energetische Ionen stoßen mit dem Zielmaterial zusammen, wodurch einige seiner Atome herausgeschleudert werden und sich auf dem Substrat ablagern.

1. Ausführliche Erläuterung:Historischer Kontext:

2. • Das Sputtern wurde erstmals im 19. Jahrhundert beobachtet und erlangte Mitte des 20. Der Begriff "Sputtern" leitet sich vom lateinischen Wort "sputare" ab, was so viel wie "mit Lärm ausstoßen" bedeutet und den Prozess des kräftigen Ausstoßes von Atomen aus einem Material widerspiegelt.Prozess-Mechanismus:
   • Aufbau der Vakuumkammer: Das Verfahren beginnt mit einem zu beschichtenden Substrat, das in eine mit einem Inertgas (in der Regel Argon) gefüllte Vakuumkammer gelegt wird. Eine negative Ladung wird an das Zielmaterial angelegt, das die Quelle der abzuscheidenden Atome ist.
   • Ionenbombardement: Energetische Ionen, in der Regel Argon-Ionen im Plasmazustand, werden durch das elektrische Feld in Richtung des Zielmaterials beschleunigt. Diese Ionen stoßen mit dem Target zusammen und übertragen dabei ihre Energie und ihren Impuls.
   • Atomarer Auswurf: Durch die Kollisionen werden einige Atome des Zielmaterials aus der Oberfläche herausgeschleudert. Dies ist vergleichbar mit einem atomaren Billardspiel, bei dem das Ion (Spielball) auf eine Ansammlung von Atomen (Billardkugeln) trifft, von denen einige nach außen gestreut werden.

3. Ablagerung:

   • Die herausgeschleuderten Atome wandern durch das Gas und lagern sich auf dem Substrat ab, wobei ein dünner Film entsteht. Die Effizienz dieses Prozesses wird an der Sputterausbeute gemessen, d. h. an der Anzahl der pro einfallendem Ion ausgestoßenen Atome.Anwendungen:
   • Abscheidung von Dünnschichten: Das Sputtern wird in der Halbleiterindustrie und in anderen Bereichen in großem Umfang eingesetzt, um dünne Schichten von Materialien abzuscheiden, deren Zusammensetzung und Dicke genau kontrolliert werden können.

4. Analytische Techniken: In der Sekundärionen-Massenspektroskopie wird das Sputtern eingesetzt, um ein Zielmaterial mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zu erodieren, was die Analyse der Zusammensetzung und des Konzentrationsprofils des Materials als Funktion der Tiefe ermöglicht.

Technologischer Fortschritt:

Die Entwicklung der Sputterkanone durch Peter J. Clarke in den 1970er Jahren war ein wichtiger Meilenstein, der eine kontrolliertere und effizientere Abscheidung von Materialien auf atomarer Ebene ermöglichte. Dieser Fortschritt war für das Wachstum der Halbleiterindustrie von entscheidender Bedeutung.