Die Plasmaabscheidung ist ein hochentwickeltes Verfahren zur Herstellung dünner Schichten auf verschiedenen Materialien.
Dabei werden hochenergetische geladene Teilchen aus einem Plasma verwendet, um Atome aus einem Zielmaterial zu lösen.
Diese Atome werden dann auf einem Substrat abgeschieden und bilden eine dünne Schicht.
Dieses Verfahren ist sehr vielseitig und kann auf Objekte unterschiedlicher Größe und Form angewendet werden.
Was ist der Prozess der Plasmabeschichtung? Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erzeugung des Plasmas
Das Plasma wird durch Ionisierung eines Sputtergases erzeugt, in der Regel ein Inertgas wie Argon oder Xenon.
Dies geschieht durch eine elektrische Entladung zwischen Elektroden, in der Regel mit Energien zwischen 100 und 300 eV.
Diese Entladung erzeugt einen glühenden Mantel um das Substrat, der zur thermischen Energie beiträgt, die die chemischen Reaktionen antreibt.
2. Freisetzung von Atomen
Die hochenergetischen geladenen Teilchen des Plasmas erodieren die Oberfläche des Zielmaterials.
Diese Erosion setzt neutrale Atome frei.
Diese neutralen Atome können den starken elektromagnetischen Feldern des Plasmas entkommen und mit dem Substrat kollidieren.
3. Abscheidung von Dünnschichten
Beim Aufprall auf das Substrat werden die freigesetzten Atome abgeschieden und bilden eine dünne Schicht.
Die chemischen Reaktionen, die zur Abscheidung führen, finden zunächst im Plasma statt, und zwar aufgrund von Zusammenstößen zwischen Vorläufergasmolekülen und hochenergetischen Elektronen.
Diese Reaktionen setzen sich dann auf der Substratoberfläche fort, wo der Film wächst.
4. Kontrolle und Optimierung
Die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht, wie z. B. Dicke, Härte oder Brechungsindex, können durch die Einstellung von Parametern wie Gasdurchsatz und Betriebstemperatur gesteuert werden.
Höhere Gasdurchflussraten führen im Allgemeinen zu höheren Abscheideraten.
5. Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD)
Bei dieser Variante der chemischen Gasphasenabscheidung wird durch Hochfrequenz-, Gleichstrom- oder Mikrowellenentladung erzeugte Plasmaenergie verwendet, um ein reaktives Gas anzuregen und dünne Schichten abzuscheiden.
Die Abscheidungsanlage nutzt eine Mischung aus Ionen, freien Elektronen, freien Radikalen, angeregten Atomen und Molekülen, um das Substrat mit Schichten aus Metallen, Oxiden, Nitriden und/oder Polymeren zu beschichten.
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