Die Sputterdeposition ist eine Technik der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der dünne Schichten durch Ausstoßen von Material aus einem Target auf ein Substrat abgeschieden werden.
Bei diesem Verfahren werden mit Hilfe eines Plasmas Atome aus dem Targetmaterial herausgeschlagen, die dann auf dem Substrat kondensieren und eine dünne Schicht bilden.
5 Schlüsselschritte der Sputterabscheidung
1. Exposition gegenüber dem Plasma
Der Prozess beginnt mit der Erzeugung eines Plasmas, in der Regel mit Argongas.
Dieses Plasma enthält Ionen und Elektronen.
Das Zielmaterial, das die Quelle des abzuscheidenden Materials darstellt, wird in diese Plasmaumgebung gebracht.
2. Ionenbombardement
Das Zielmaterial ist mit einer negativ geladenen Kathode verbunden, während das Substrat mit einer positiv geladenen Anode verbunden ist.
Das elektrische Feld zwischen Kathode und Anode bewirkt, dass freie Elektronen zur Anode hin beschleunigt werden, mit Argonatomen zusammenstoßen und diese in positiv geladene Ionen umwandeln.
Diese Argon-Ionen werden dann zur Kathode hin beschleunigt und stoßen mit dem Zielmaterial zusammen.
3. Ausstoß von Atomen
Der Aufprall der Argon-Ionen auf das Targetmaterial führt dazu, dass Atome aus dem Target herausgeschleudert oder gesputtert werden.
Beim Sputtern handelt es sich im Wesentlichen um die physikalische Entfernung von Atomen von der Oberfläche des Targets aufgrund der Impulsübertragung durch die auftreffenden Ionen.
4. Abscheidung auf dem Substrat
Die gesputterten Atome werden durch das Plasma zum Substrat transportiert, wo sie kondensieren und einen dünnen Film bilden.
Die Dicke des Films kann durch Einstellung der Abscheidungszeit und anderer Betriebsparameter gesteuert werden.
5. Vorteile und Anwendungen
Die Sputterdeposition bietet mehrere Vorteile, darunter die Möglichkeit, gleichmäßige Schichten über große Flächen abzuscheiden und die Schichtdicke leicht zu kontrollieren.
Das Verfahren wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, z. B. bei der Herstellung von Computerfestplatten, integrierten Schaltkreisen, beschichtetem Glas, Schneidwerkzeugen und optischen Datenträgern wie CDs und DVDs.
Historischer Kontext und Entwicklung
Die Technik hat sich seit ihren ersten Beobachtungen im 19. Jahrhundert erheblich weiterentwickelt.
Verbesserungen in der Vakuumtechnik und die Einführung neuer Sputtertechniken, wie z. B. das Magnetronsputtern, haben es zu einer zuverlässigen und effektiven Methode für die Abscheidung dünner Schichten gemacht.
Diese Methode der Sputterabscheidung ist aufgrund ihrer Präzision und Vielseitigkeit bei der Abscheidung verschiedener Materialien von entscheidender Bedeutung für moderne Fertigungsprozesse.
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