Die Target-Sputter-Beschichtung ist ein Verfahren zur Herstellung dünner Schichten durch Ausstoßen von Atomen aus einem festen Targetmaterial durch Beschuss mit energiereichen Teilchen.
Diese Technik wird häufig bei der Herstellung von Halbleitern und Computerchips eingesetzt.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Zielmaterial
Das Targetmaterial ist die Quelle der Atome für die Dünnschichtabscheidung.
Es handelt sich in der Regel um ein metallisches Element oder eine Legierung, das bzw. die je nach den gewünschten Eigenschaften der Dünnschicht, wie Leitfähigkeit, Härte oder optische Eigenschaften, ausgewählt wird.
Keramische Targets werden verwendet, wenn eine gehärtete Beschichtung erforderlich ist, z. B. für Werkzeuge.
2. Energetischer Partikelbeschuss
Das Target wird mit energetischen Teilchen beschossen, in der Regel Ionen aus einem Plasma.
Diese Ionen haben genügend Energie, um Kollisionskaskaden innerhalb des Zielmaterials auszulösen.
Wenn diese Kaskaden die Oberfläche des Targets mit genügend Energie erreichen, stoßen sie Atome aus dem Target aus.
Der Prozess wird von Faktoren wie dem Einfallswinkel des Ions, der Energie und den Massen der Ionen- und Targetatome beeinflusst.
3. Sputterausbeute
Die Sputterausbeute ist die durchschnittliche Anzahl der pro einfallendem Ion ausgestoßenen Atome.
Sie ist ein kritischer Parameter im Sputterprozess, da sie die Effizienz der Abscheidung bestimmt.
Die Ausbeute hängt von mehreren Faktoren ab, u. a. von der Oberflächenbindungsenergie der Targetatome und der Ausrichtung der kristallinen Targets.
4. Abscheidung auf dem Substrat
Die aus dem Target ausgestoßenen Atome wandern durch die Kammer und scheiden sich auf einem Substrat ab.
Die Abscheidung erfolgt unter kontrollierten Bedingungen, häufig in einer Vakuum- oder Niederdruckgasumgebung, um sicherzustellen, dass sich die Atome gleichmäßig ablagern und einen dünnen Film von gleichbleibender Dicke bilden.
5. Arten der Sputterabscheidung
Die Sputterabscheidung kann unter verschiedenen Bedingungen erfolgen, die vom Hochvakuum bis zu höheren Gasdrücken reichen.
Unter Hochvakuumbedingungen unterliegen die gesputterten Teilchen keinen Gasphasenkollisionen, was eine direkte Abscheidung auf dem Substrat ermöglicht.
Bei höherem Gasdruck werden die Partikel durch Gasphasenkollisionen thermisiert, bevor sie das Substrat erreichen, was die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht beeinflussen kann.
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