Das Sputtern ist ein komplexer Prozess, der die Energieverteilung der gesputterten Atome und ihren Transport vom Target zum Substrat umfasst.
Die gesputterten Atome haben in der Regel Energien von bis zu einigen zehn Elektronenvolt (eV).
Diese Energie entspricht einer Temperatur von 100.000 K.
Diese hochenergetischen Atome bewegen sich ballistisch in geraden Linien vom Target weg.
Sie prallen mit erheblicher Energie auf Substrate oder die Vakuumkammer.
Dies kann zu einem Resputtering führen, bei dem das auftreffende Material wieder herausgeschleudert wird.
4 Schlüsselfaktoren, die erklärt werden
1. Gasdruck und Atomenergie
Bei höheren Gasdrücken können die gesputterten Atome mit Gasatomen zusammenstoßen.
Diese Zusammenstöße wirken wie Moderatoren, wodurch die Atome Energie verlieren.
Die Atome gehen in eine diffusive Bewegung über, die eine zufällige Wanderung beinhaltet.
Schließlich kondensieren die Atome auf den Substraten oder an den Wänden der Vakuumkammer.
Der Übergang von der ballistischen zur diffusiven Bewegung wird durch den Hintergrundgasdruck beeinflusst.
Dadurch kann während des Sputterprozesses ein breites Spektrum von Energiezuständen erreicht werden.
2. Wahl des Sputtergases
Inerte Gase wie Argon werden aufgrund ihrer chemischen Stabilität üblicherweise verwendet.
Für das Sputtern von leichten Elementen wird manchmal Neon verwendet.
Für schwerere Elemente können Krypton oder Xenon gewählt werden, um die Masse des Targets besser anzugleichen und den Impulstransfer zu verbessern.
Bei der Zerstäubung von Verbindungen können reaktive Gase verwendet werden.
Dadurch können je nach den Prozessparametern chemische Reaktionen auf der Oberfläche des Targets, während des Flugs oder auf dem Substrat stattfinden.
3. Kontrollierbare Parameter
Die Komplexität der Sputterbeschichtung umfasst viele kontrollierbare Parameter.
Dies ermöglicht ein hohes Maß an Kontrolle über das Wachstum und die Mikrostruktur der abgeschiedenen Schicht.
Sputtern ist ein vielseitiges und präzises Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten aus einer Vielzahl von Materialien.
Es kann auf verschiedenen Substratformen und -größen eingesetzt werden.
4. Energiespektrum und Kontrolle
Das Spektrum des Sputterns reicht von hochenergetischen ballistischen Stößen bis zu niederenergetischen thermischen Bewegungen.
Dieser Bereich wird durch Faktoren wie Gasdruck, Wahl des Sputtergases und Prozessparameter gesteuert.
Dadurch lässt sich der Abscheidungsprozess genau steuern.
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