Sputtern und Abscheidung sind beides Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, die sich jedoch in der Art und Weise unterscheiden, wie das Material auf das Substrat übertragen wird. Sputtern ist eine Art der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der das Material durch Ionenbeschuss aus einem Target ausgestoßen wird und sich dann auf einem Substrat ablagert. Im Gegensatz dazu kann sich der Begriff Abscheidung auf verschiedene Methoden beziehen, darunter die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und andere PVD-Techniken, bei denen das Material durch verschiedene Mechanismen wie chemische Reaktionen oder thermische Verdampfung auf eine Oberfläche aufgebracht wird.
Sputtern:
- Verfahren: Beim Sputtern wird ein Targetmaterial mit Ionen (in der Regel aus einem Plasma) beschossen, wodurch Atome aus dem Target herausgeschleudert werden und sich dann auf einem Substrat ablagern. Bei diesem Verfahren wird das Targetmaterial nicht geschmolzen.
- Vorteile: Die gesputterten Atome haben eine hohe kinetische Energie, was zu einer besseren Haftung auf dem Substrat führt. Diese Methode eignet sich für Materialien mit hohem Schmelzpunkt und ermöglicht die Abscheidung von unten nach oben oder von oben nach unten. Das Sputtern führt auch zu homogeneren Schichten mit kleineren Korngrößen.
- Nachteilig: Das Verfahren kann langsamer sein als andere Abscheidungsmethoden und erfordert möglicherweise ein Kühlsystem, was die Kosten erhöhen und die Produktionsraten senken kann.
Abscheidung (allgemein):
- Verfahren: Die Abscheidung umfasst eine Vielzahl von Techniken, bei denen Material auf ein Substrat übertragen wird. Dazu können chemische Reaktionen bei CVD oder thermische Verdampfung bei anderen PVD-Verfahren gehören.
- Vor- und Nachteile: Die spezifischen Vor- und Nachteile hängen von der Art der Abscheidung ab. Mit CVD lassen sich beispielsweise hohe Abscheideraten und eine genaue Kontrolle der Schichtdicke erzielen, doch sind dafür unter Umständen hohe Temperaturen erforderlich und die Reaktivität der verwendeten Gase kann Grenzen setzen.
Vergleich:
- Vakuumanforderungen: Beim Sputtern ist in der Regel ein geringeres Vakuum erforderlich als bei der Verdampfung.
- Abscheidungsrate: Die Abscheiderate beim Sputtern ist im Allgemeinen niedriger als beim Verdampfen, außer bei reinen Metallen und Doppelmagnetron-Anlagen.
- Adhäsion: Gesputterte Schichten haben eine höhere Haftung aufgrund der höheren Energie der abgeschiedenen Stoffe.
- Schichtqualität: Beim Sputtern entstehen in der Regel homogenere Schichten mit kleinerer Korngröße, während beim Verdampfen größere Körner entstehen können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl das Sputtern als auch das Aufdampfen zur Herstellung dünner Schichten verwendet werden. Das Sputtern ist jedoch ein spezielles PVD-Verfahren, bei dem das Material durch Ionenbeschuss aus einem Target ausgestoßen wird, was Vorteile bei der Haftung und der Schichtqualität bietet, insbesondere bei Materialien mit hohem Schmelzpunkt. Unter dem Oberbegriff Abscheidung werden verschiedene Techniken mit unterschiedlichen Mechanismen und Eigenschaften zusammengefasst, die von der jeweiligen Methode abhängen.
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