Sputtern ist eine Technik der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), die zur Herstellung dünner Schichten verwendet wird.
Dabei werden durch den Aufprall hochenergetischer Teilchen, in der Regel gasförmiger Ionen, Atome aus einem Zielmaterial ausgestoßen.
Dieses Verfahren ermöglicht die Abscheidung von Materialien auf einem Substrat, ohne das Target zu schmelzen.
Dies ist vorteilhaft für Materialien mit hohem Schmelzpunkt.
5 wichtige Punkte erklärt: Was ist das Sputtering-System für die Abscheidung?
1. Mechanismus des Sputterns
Beim Sputtern wird ein Targetmaterial in einer Vakuumkammer platziert, die mit einem kontrollierten Gas, in der Regel Argon, gefüllt ist.
Das Target ist negativ geladen und wird zu einer Kathode, die den Fluss freier Elektronen auslöst.
Diese Elektronen stoßen mit Argonatomen zusammen, schlagen deren Außenelektronen ab und verwandeln sie in hochenergetische Ionen.
Diese Ionen kollidieren dann mit dem Targetmaterial und stoßen Atome von dessen Oberfläche ab.
2. Abscheidungsprozess
Die aus dem Target ausgestoßenen Atome bilden eine Wolke aus Ausgangsmaterial.
Diese Wolke kondensiert dann auf einem in der Kammer befindlichen Substrat.
Dies führt zur Bildung eines dünnen Films auf dem Substrat.
Das Substrat kann gedreht und erhitzt werden, um den Abscheidungsprozess zu steuern und eine gleichmäßige Bedeckung zu gewährleisten.
3. Vorteile und Anwendungen
Das Sputtern wird wegen seiner Fähigkeit, eine breite Palette von Materialien abzuscheiden, bevorzugt, darunter Metalle, Oxide, Legierungen und Verbindungen.
Die kinetische Energie der gesputterten Atome ist in der Regel höher als die von verdampften Materialien, was zu einer besseren Haftung und dichteren Schichten führt.
Diese Technik eignet sich besonders für Materialien, die sich aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts mit anderen Methoden nur schwer abscheiden lassen.
4. Systemkonfiguration
Das Sputtersystem umfasst mehrere Sputterkanonen, die sowohl mit Gleichstrom- als auch mit Hochfrequenzstromquellen betrieben werden.
Dieser Aufbau ermöglicht Flexibilität bei der Abscheidung verschiedener Materialien und der Steuerung der Abscheidungsparameter.
Das System kann eine maximale Abscheidungsdicke von 200 nm verarbeiten.
Die Targets werden regelmäßig gewartet und ausgetauscht, um die Qualität und Konsistenz des Abscheidungsprozesses zu gewährleisten.
5. Einschränkungen und Begrenzungen
Bestimmte Materialien, wie Kupfer, Gold und Silber, sind in der großen Sputteranlage aufgrund bestimmter betrieblicher Einschränkungen nicht zulässig.
Sie können jedoch in kleineren Anlagen oder unter bestimmten Bedingungen untergebracht werden, oft gegen zusätzliche Gebühren.
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