Der Hauptunterschied zwischen Sputtern und thermischer Verdampfung liegt in den Mechanismen und Bedingungen, unter denen die dünnen Schichten abgeschieden werden. Beim thermischen Verdampfen wird ein Material bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt, wodurch es verdampft und anschließend auf einem Substrat kondensiert. Im Gegensatz dazu werden beim Sputtern die Atome eines Zielmaterials in einer Plasmaumgebung physikalisch auf ein Substrat geschleudert.
Thermische Verdampfung:
Bei der thermischen Verdampfung wird ein Material auf eine hohe Temperatur erhitzt, wodurch es verdampft und dann auf einem kühleren Substrat kondensiert und einen dünnen Film bildet. Diese Methode kann durch verschiedene Heiztechniken wie Widerstandserhitzung, Elektronenstrahlheizung oder Laserheizung erreicht werden. Die bei diesem Verfahren eingesetzte Energie ist in erster Linie thermisch, und die Verdampfungsrate hängt von der Temperatur des Ausgangsmaterials ab. Diese Methode eignet sich für Materialien mit niedrigeren Schmelzpunkten und ist im Allgemeinen kostengünstiger und einfacher zu handhaben. Allerdings führt die thermische Verdampfung oft zu weniger dichten Schichten und kann Verunreinigungen einbringen, wenn das Tiegelmaterial das verdampfte Material verunreinigt.Sputtern:
- Beim Sputtern hingegen wird das Zielmaterial durch eine Plasmaentladung mit hochenergetischen Teilchen (in der Regel Inertgase wie Argon) beschossen. Durch den Aufprall dieser Teilchen werden Atome aus dem Target herausgelöst, die sich dann bewegen und auf einem Substrat ablagern. Dieser Prozess findet im Vergleich zur thermischen Verdampfung im Vakuum und bei niedrigeren Temperaturen statt. Das Sputtern bietet eine bessere Stufenbedeckung, d. h. es kann unebene Oberflächen gleichmäßiger beschichten. Es ermöglicht auch Schichten mit höherer Reinheit und ist in der Lage, eine breite Palette von Materialien abzuscheiden, einschließlich solcher mit hohen Schmelzpunkten. Allerdings hat das Sputtern im Allgemeinen eine geringere Abscheiderate und ist komplexer und kostspieliger im Betrieb.Vergleich und Überlegungen:
- Energie und Reinheit: Das Sputtern arbeitet in einer Plasmaumgebung mit höherer kinetischer Energie, was zu einer reineren und präziseren Abscheidung auf atomarer Ebene führt. Die thermische Verdampfung ist zwar einfacher, kann aber aufgrund einer möglichen Tiegelverunreinigung zu weniger reinen Schichten führen.
- Abscheiderate und Gleichmäßigkeit: Die thermische Verdampfung hat in der Regel eine höhere Abscheiderate, beschichtet aber komplexe oder unebene Oberflächen möglicherweise nicht so gleichmäßig wie das Sputtern.
Materialeignung:
Die thermische Verdampfung eignet sich besser für Werkstoffe mit niedrigerem Schmelzpunkt, während das Sputtern ein breiteres Spektrum an Werkstoffen verarbeiten kann, einschließlich hochschmelzender Werkstoffe.
