Das Magnetronsputtern ist ein Verfahren zur Abscheidung von Dünnschichten, bei dem ein Magnetfeld eingesetzt wird, um die Effizienz der Plasmaerzeugung in der Nähe der Zieloberfläche zu erhöhen. Dies führt zu höheren Abscheideraten und besserer Schichtqualität.
4 wichtige Punkte werden erklärt
1. Verstärkung der Plasmaerzeugung
Beim Magnetronsputtern wird in der Nähe der Target-Oberfläche ein Magnetfeld senkrecht zum elektrischen Feld angelegt. Dieses Magnetfeld bringt die Elektronen dazu, einer Kreisbahn zu folgen, wodurch sich ihre Verweildauer im Plasma verlängert. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen mit Argonatomen (oder anderen Edelgasen) zusammenstoßen, wesentlich höher. Durch diese Zusammenstöße werden die Gasmoleküle ionisiert, wodurch ein dichtes Plasma in der Nähe des Targets entsteht.
2. Bombardierung des Zielmaterials
Die ionisierten Gasmoleküle (Ionen) werden dann durch das elektrische Feld in Richtung des Zielmaterials geschoben. Wenn diese Ionen auf das Target treffen, übertragen sie ihre Energie, wodurch Atome oder Moleküle aus dem Target herausgeschleudert werden. Dieser Vorgang wird als Sputtern bezeichnet. Das herausgeschleuderte Material bildet dann einen dünnen Film auf einem Substrat.
3. Vorteile gegenüber anderen Techniken
Im Vergleich zu anderen Sputtertechniken wie Dioden- oder Gleichstromsputtern hat das Magnetronsputtern mehrere Vorteile. Das Plasma in der Nähe des Targets wird durch das Magnetfeld eingegrenzt, wodurch eine Beschädigung der auf dem Substrat gebildeten dünnen Schicht verhindert wird. Außerdem funktioniert diese Technik bei niedrigeren Temperaturen, was für die Abscheidung von Schichten auf temperaturempfindlichen Substraten gut ist.
4. Anwendung und Verbesserung
Obwohl das Magnetronsputtern viele Vorteile hat, kann das Ionisationsverhältnis der Moleküle bei niedrigen Temperaturen sinken, was seine Anwendung einschränkt. Um dies zu beheben, wird das plasmagestützte Magnetronsputtern eingesetzt. Dabei wird mehr Plasma eingesetzt, um die Leistung der Beschichtung zu verbessern. Diese Technologie wird in der Industrie häufig für die Abscheidung hochwertiger Dünnschichten eingesetzt.
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