SputterAbscheidung

Sputterabscheidung, auch bekannt als Kathodenzerstäubung oder Sputtering, ist ein physikalisches Beschichtungsverfahren, das zur Herstellung dünner Schichten auf Substratoberflächen eingesetzt wird. Das Prinzip basiert auf der Zerstäubung (Sputtern) eines festen Targetmaterials durch Beschuss mit energiereichen Ionen, meist Argon. Diese Ionen werden in einem Plasma erzeugt und auf das Target gerichtet, wodurch Atome oder Moleküle aus diesem herausgelöst und auf das Substrat abgeschieden werden.

Das Verfahren findet Anwendung in der Halbleiterindustrie, Optik, Beschichtungs- und Oberflächentechnik, da es präzise, dünne und hochreine Schichten ermöglicht. Sputterabscheidung kann sowohl Gleichstrom (DC) als auch Hochfrequenz (RF) nutzen, je nach Materialeigenschaften des Targets. Bei DC-Sputtern wird eine Gleichspannung angelegt, während RF-Sputtern besonders für isolierende Materialien geeignet ist, da es eine Wechselspannung verwendet.

Die Prozesskammer ist evakuiert, um eine kollisionsfreie Bewegung der zerstäubten Teilchen zum Substrat zu gewährleisten. Durch Variation von Druck, Spannung und Gaszusammensetzung lassen sich Eigenschaften wie Schichtdicke, Haftung und Dichte steuern. Neben reinen Elementen können auch Legierungen oder Verbindungen abgeschieden werden, indem das Target entsprechend zusammengesetzt ist oder durch Ko-Sputtern mehrere Targets verwendet werden.

Vorteile des Verfahrens sind die hohe Reinheit der Schichten, die gute Haftung und die Möglichkeit, verschiedene Materialien wie Metalle, Oxide oder Nitride zu verarbeiten. Allerdings erfordert Sputterabscheidung aufwendige Anlagen und kann bei bestimmten Materialien zu langsamen Abscheideraten führen. Moderne Varianten wie Magnetron-Sputtern verbessern die Effizienz, indem sie das Plasma durch Magnetfelder gezielt lenken und die Zerstäubungsrate erhöhen.