DC-Sputtern wird nicht für Isolatoren verwendet, vor allem wegen der inhärenten elektrischen Eigenschaften von Isolatoren, die zu Ladungsansammlungen führen, die den Sputterprozess stören und erhebliche betriebliche Probleme verursachen können.
Ladungsaufbau auf isolierenden Targets:
Isolierende Materialien leiten Elektrizität per Definition nicht gut. Beim Gleichstromsputtern wird ein Gleichstrom an das Targetmaterial angelegt, um Partikel durch einen Prozess namens Sputtern auszustoßen. Wenn das Target jedoch ein Isolator ist, kann der angelegte Gleichstrom nicht durch das Material fließen, was zu einem Ladungsaufbau auf dem Target führt. Diese Ladungsansammlung kann die Entstehung einer stabilen Gasentladung verhindern, die für den Sputterprozess unerlässlich ist. Ohne eine stabile Entladung wird der Sputterprozess ineffizient und kann sogar gänzlich zum Erliegen kommen.Ladungsanhäufung auf isolierenden Substraten:
Wenn das Substrat ein Isolator ist, können sich während des Abscheidungsprozesses Elektronen ansammeln. Diese Ansammlung kann zur Entstehung von Lichtbögen führen, d. h. zu störenden elektrischen Entladungen, die sowohl das Substrat als auch die abgeschiedene Schicht beschädigen können. Diese Lichtbögen sind das Ergebnis der hohen Spannung, die erforderlich ist, um die isolierenden Eigenschaften des Substrats zu überwinden, was wiederum lokalisierte Bereiche mit hoher elektrischer Spannung erzeugt.
Herausforderungen des reaktiven DC-Sputterns:
Auch bei der reaktiven Gleichstromzerstäubung, bei der ein metallisches Target in Kombination mit einem reaktiven Gas zur Bildung einer isolierenden Schicht verwendet wird, gibt es immer noch Probleme. Wenn die Isolierschicht auf dem Substrat wächst, kann sie sich aufladen, was zu den gleichen Problemen mit Lichtbögen führt. Außerdem kann die Anode beschichtet werden und sich allmählich in einen Isolator verwandeln, ein Phänomen, das als verschwindender Anodeneffekt bekannt ist und die Probleme noch verschlimmert, indem es die für das Sputtern erforderliche elektrische Umgebung weiter erschwert.
Alternative: RF-Sputtering:
