Das PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) ist eine Technik zur Abscheidung dünner Schichten aus Metallen oder Legierungen auf elektrisch leitenden Materialien. Es wird in einer Vakuumkammer im Hochvakuum mit einer kathodischen Lichtbogenquelle durchgeführt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
1. Aufdampfen: Ein Zielmaterial, in der Regel ein Feststoff oder eine Flüssigkeit, wird mit einer hochenergetischen Quelle wie einem Elektronen- oder Ionenstrahl beschossen. Dadurch werden Atome von der Oberfläche des Targets abgelöst und verdampft.
2. Transport: Die verdampften Atome bewegen sich dann vom Target zum Substrat oder dem zu beschichtenden Material. Dies kann durch verschiedene Mechanismen geschehen, z. B. durch Diffusion oder Advektion.
3. Reaktion: Sobald die verdampften Atome das Substrat erreichen, werden sie einem Kondensationsprozess unterzogen. Die Atome gehen vom Dampfzustand in den festen Zustand über und bilden einen dünnen Film auf der Substratoberfläche.
4. Abscheidung: Die kondensierten Atome haften an der Substratoberfläche und bilden eine stark haftende Beschichtung aus reinem Metall oder einer Legierung. Die Dicke der Schicht kann durch Einstellung der Abscheidungszeit und anderer Prozessparameter gesteuert werden.
Sputtern ist eine spezielle Methode der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der Atome oder Moleküle durch den Beschuss mit hochenergetischen Teilchen aus einem Zielmaterial herausgeschleudert werden. Beim Sputtern wird das Zielmaterial mit hochenergetischen Teilchen, in der Regel Ionen, beschossen, wodurch Atome oder Moleküle von der Zieloberfläche abgelöst werden. Diese herausgeschleuderten Atome oder Moleküle kondensieren dann auf der Substratoberfläche und bilden einen dünnen Film.
Das Sputtern hat sich in verschiedenen Anwendungen durchgesetzt, unter anderem bei der Abscheidung von Metallschichten auf Wafern in der VLSI-Fertigung. Es ermöglicht eine präzise Kontrolle der Schichtdicke, Gleichmäßigkeit und Zusammensetzung. Zu den gängigen Materialien, die durch Sputtern abgeschieden werden, gehören Aluminium, Platin, Gold und Wolfram.
Insgesamt ist das PVD-Sputtern eine vielseitige und weit verbreitete Technik zum Aufbringen dünner Metall- oder Legierungsschichten auf Substrate. Es bietet Vorteile wie hohe Reinheit, gute Haftung und Kontrolle über die Schichteigenschaften.
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