Physikalische Abscheidung

Beim Magnetron Sputtern wird über einem Target Material ein Plasma, typischerweise Argon, gezündet. Um eine möglichst effiziente Sputterrate zu erhalten, werden die im Plasma freien Elektronen durch die Magnetfeldkonfiguration möglichst lange in Spiralbahnen gehalten. Die Ar-Ionen werden auf das Target beschleunigt und schlagen dort Atome aus der Oberfläche heraus. Diese können zum Substrat wandern und an der Oberfläche kondensieren. Durch die Beschleunigung der Ionen im elektrischen Feld des Plasmas werden verhältnismäßig energiereiche Atome erzeugt, wodurch das Substrat stärker erhitzt wird als beim thermischen Verdampfen. Da zum Zünden des Plasmas ein relativ hoher Gasdruck vorhanden sein muss, werden die Atome auf ihrem Weg zum Substrat auch stärker gestreut. Das führt zu einer gleichmäßigeren Kantenbedeckung, was je nach Anwendung von Vor- oder Nachteil sein kann.

Leybold Univex 300

Unsere Sputteranlage hat ein relativ kleines Volumen, wodurch die Kammer schnell auf Basisdruck abgepumpt werden kann. Die Anlage verfügt über zwei 2" Sputterquellen (Onyx-II IC, Angstrom Sciences) und kann Wafer bis zu 4" aufnehmen. Als Materialien stehen Al, Au, Cr, Cu, ITO, Mo, Ni, Ti, TiN, und W zur Verfügung.

Bei der Pulsed Laser Deposition wird mit jedem Laserpuls nur ein kleiner Bereich des Targets im Fokus des Lasers verdampft. Der Laser wird dann während der Beschichtung über das Target gerastert um ein gleichmäßiges Verdampfen sicherzustellen. Das Material wird im Laserpuls lokal extrem schnell erhitzt, wodurch die ursprüngliche Stöchiometrie des Targets erhalten bleibt, während diese sich z.B. beim themische Verdampfen durch unterschiedliche Dampfdrücke der Komponenten mit der Zeit ändern kann. Zudem kann die Schichtdicke über die Anzahl der Pulse sehr genau definiert werden.

UHV Cluster Tool

Beim thermischen Verdampfen werden die Materialien erhitzt bis sich eine Schmelze bildet (oder im Fall von Chrom direkt sublimiert) aus der sich im Vakuum Atome lösen und auf dem Substrat kondensieren können. Der Prozess findet typischerweise bei einem Druck von 10^-7 - 10^-6 mbar statt, sodass die Atome ohne Kollision mit dem Restgas auf das Substrat treffen. Durch den senkrechten Einfall der Atome wird eine Kantenbedeckung weitestgehend vermieden, was für Lift-Off Prozesse essentiell ist. Zudem besitzen die auftreffenden Atome nur thermische Energie, wodurch der Wärmeeintrag auf das Substrat quasi auf die Wärmestrahlung der Quelle reduziert ist.

Pfeiffer Vacuum PLS 570

Die Materialien können entweder in bis zu zwei widerstandsbeheizten Schiffchen oder mittels Elektronenstrahl aus bis zu vier Tiegeln nacheinander verdampft werden. Als Materialien stehen Ag, Al, Al₂O₃, Au, Cr, Cu, Fe, Ni, Pt, Si, SiO₂, Ti und TiO₂ zur Verfügung. Die Anlage kann Substrate bis 6" aufnehmen.