Potenzial des Sputters

Im Falle mehrerer geladener Projektilionen eine besondere Form von Elektronensputter kann auftreten, was als latentes Sputtern bezeichnet wird. In diesen Fällen, wenn die Ionen während des Einflusses auf die feste Oberfläche (die Bildung von Hohlatomen) rekombinieren, wird die potentielle Energie, die im multiply geladenen Ion gespeichert ist Erzeugt diesen Ladungszustand) wird veröffentlicht. Potentielles Sputter wird nur für bestimmte Zielspezies beobachtet und erfordert eine minimale potentielle Energie.

Radierung und chemisches Sputtern

Das Entfernen von Atomen durch Sputtern mit einem Inertgas wird als Ionenmahlen oder Ionenätzung bezeichnet.Sputtering kann auch eine Rolle bei der reaktiven Ionenätzung (RIE) spielen, einem Plasmaprozess unter Verwendung chemisch aktiver Ionen und freier Radikale, die die Sputternerträge im Vergleich zu rein physikalischen Sputtern signifikant erhöhen kann. Reaktivionen werden häufig in sekundären Ionenmassenspektrometrie (SIMS) verwendet (SIMS) (SIMS) verwendet. Ausrüstung zur Erhöhung der Sputterraten. Der Mechanismus, der zur Sputterverstärkung führt.Sputtering beobachtet, das unterhalb der Schwellenergie des physikalischen Sputterns auftritt Da die Schwächung der Bindungen in der Probe durch eingehende Ionen, die dann durch thermische Aktivierung desorbiert werden , ein Mechanismus, der als schnelles chemisches Sputter bekannt ist.

Anwendungen und Phänomene

Das Sputtern tritt nur auf, wenn die kinetische Energie der einfallenden Partikel viel höher ist als die herkömmliche thermische Energie (>> 1 eV). Verwenden Sie bei der Verwendung von Gleichstrom (DC-Sputter) eine Spannung von 3-5 kV. Bei Verwendung von Wechselstrom (RF -Sputter) liegt die Frequenz bei etwa 14 MHz.

Sputterreinigung

Kontamination von festen Oberflächen kann durch Verwendung physischer Sputter in einem Vakuum entfernt werden. Die Reinigung der SPUTTER wird häufig in der Oberflächenwissenschaft, in der Vakuumablagerung und in der Ionenbeschichtung verwendet. In 1955, Farnsworth, Schlier, George und Burger berichtete die Verwendung von Sputterreinigung in einem Ultrahoch Vakuumsystem zur Herstellung von Ultraklean-Oberflächen für Studien mit geringer Energie-Elektronenbeugung (LEED). Die Reinigung der SPUTTER ist zu einem integralen Bestandteil des Ionenbeschichtungsprozesses. Eine ähnliche Technik, die Plasmareinigung Die Reinigung hat einige potenzielle Probleme wie Überhitzung, Gaseinbau im Oberflächenbereich, Bombardierung (Strahlung) Schäden im Oberflächenbereich und die Aufaugung der Oberfläche, insbesondere wenn über fertig.Es ist wichtig, eine zu haben sauber Um die Oberfläche während der Sputterreinigung nicht kontinuierlich zu rekontieren. Die Wiederherstellung von Sputtermaterial auf dem Substrat kann ebenfalls Probleme verursachen, insbesondere bei hohen Sputterdrücken. Das Sputter der Oberfläche einer Verbindung oder einem Legierungsmaterial kann dazu führen, dass die Oberflächenzusammensetzung verändert wird. Ohne die Spezies mit der geringsten oder der höchsten ist diejenige, die bevorzugt von der Oberfläche gesputscht wird.

Filmabscheidung

Sputter -Ablagerung ist eine Methode zur Ablagerung von Dünnfilmen durch Sputtern, bei dem Material aus einem "Ziel" Quelle auf ein "Substrat" ​​wie ein Siliziumwafer, Solarzellen, optisches Element oder viele andere Möglichkeiten beinhaltet. Im Gegensatz dazu beinhaltet das Umsatz von Reputtering die Wiedereinstellung des abgelagerten Materials, beispielsweise setzt SIO2 auch Ionenbombardierung während der Ablagerung ein.Die gesputterten Atome werden in die Gasphase ausgeworfen, befinden sich jedoch nicht im thermodynamischen Gleichgewicht und neigen dazu, auf allen Oberflächen der Vakuumkammer abzulehnen. Ein Substrat wie ein Wafer, der in die Kammer platziert ist, wird mit einem dünnen Film überzogen. Die Sputterablagerung verwendet typischerweise Argonplasma, da Argon ein ineres Gas ist und nicht mit dem Ziel reagiert.

Spritzschaden

Sputterschaden wird häufig während der Ablagerung transparenter Elektroden für optoelektronische Geräte definiert und resultiert normalerweise aus der Bombardierung energetischer Spezies auf dem Substrat. Die Hauptspezies und die repräsentative Energie, die in den Prozess beteiligt sind, können als (Werte genommen) aufgeführt werden (Werte):

• Sputteratome (Ionen) von der Zieloberfläche (~ 10ev), deren Bildung hauptsächlich von der Bindungsenergie des Zielmaterials abhängt;

• Negative Ionen (aus dem Trägergas), das im Plasma (~ 5-15 eV) gebildet wurde, deren Bildung hauptsächlich vom Plasmapotential abhängt;

• Bildung negativer Ionen (bis zu 400 eV) auf der Zieloberfläche, deren Bildung hauptsächlich von der Zielspannung abhängt;

• Positive Ionen (~ 15 eV), die im Plasma gebildet wurden, deren Bildung hauptsächlich vom potenziellen Abfall vor dem Substrat beim schwimmenden Potential abhängt;

• Reflektierte Atome und neutralisierende Ionen (20–50 eV) von der Zieloberfläche, deren Bildung hauptsächlich von der Qualität des Hintergrundgass und der Sputterelemente abhängt.Wie in der obigen Tabelle gezeigt, bilden sich negative Ionen auf der Oberfläche des Ziels und beschleunigen in Richtung des Substrats (z. B. O– und in - von ITO -Sputtern) maximale Energie, was durch das Potential zwischen dem Ziel und dem Plasmapotential bestimmt wird. Obwohl der Fluss von energetischen Partikeln ein wichtiger Parameter ist, sind im Falle einer reaktiven Ablagerung von Oxiden auch energetische negative Oionen die am häufigsten vorkommende Spezies im Plasma. In einigen Geräte -Technologien kann die Energie anderer Ionen/Atome (wie AR+, AR0 oder IN0) in der Entladung jedoch bereits ausreichen, um Oberflächenbindungen zu dissoziieren oder Weichschichten zu ätzen. Darüber hinaus kann die Impulsübertragung vom Plasma (AR, Sauerstoffionen) oder energetische Partikel, die aus dem Ziel gesputtert sind Material Perovskit).Dies wirkt sich auf die funktionellen Eigenschaften der zugrunde liegenden Ladungstransport- und Passivierungsschichten sowie des photoaktiven Absorbers oder Emitters aus, die die Geräteleistung erodieren. Zum Beispiel aufgrund von Schäden an Schäden, die durch Schadensbeschwerden, die durch schadensbezogene Grenzflächenspalt verursacht werden Staaten können entstehen, was zur Bildung von Schottky -Barrieren führt, die den Transport des Trägers behindern. Sputterschaden kann auch die Dotierungseffizienz des Materials und die Lebensdauer von überschüssigen Ladungsträgern in photoaktiven Materialien beeinträchtigen. In einigen Fällen kann solche Schäden abhängig von ihrem Ausmaß sogar zu einem verringerten Shunt -Widerstand führen.