Tatsächlich handelt es sich bei der ionenstrahlunterstützten Abscheidung um eine Verbundtechnologie. Sie ist eine zusammengesetzte Oberflächen-Ionenbehandlungstechnik, die Ionenimplantation und physikalische Gasphasenabscheidung kombiniert und eine neuartige Ionenstrahl-Oberflächenoptimierungstechnik darstellt. Zusätzlich zu den Vorteilen der physikalischen Gasphasenabscheidung ermöglicht diese Technik das kontinuierliche Wachstum von Filmen beliebiger Dicke unter strengeren Kontrollbedingungen, die deutliche Verbesserung der Kristallinität und Orientierung der Filmschicht, die Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen Filmschicht und Substrat, die Verbesserung der Filmschichtdichte und die Synthese von Verbundfilmen mit idealen stöchiometrischen Verhältnissen bei nahezu Raumtemperatur, einschließlich neuartiger Filme, die bei Raumtemperatur und -druck nicht hergestellt werden können. Die ionenstrahlunterstützte Abscheidung behält nicht nur die Vorteile des Ionenimplantationsprozesses bei, sondern ermöglicht auch die Beschichtung des Substrats mit einem völlig anderen Film als dem Substrat.
Bei allen Arten der physikalischen und chemischen Gasphasenabscheidung kann ein Satz zusätzlicher Ionenbeschusskanonen hinzugefügt werden, um ein IBAD-System zu bilden. Wie im Bild gezeigt, gibt es zwei allgemeine IBAD-Prozesse:
Wie in Bild (a) dargestellt, wird eine Elektronenstrahlverdampfungsquelle verwendet, um die Filmschicht mit dem von der Ionenkanone emittierten Ionenstrahl zu bestrahlen. Dadurch wird eine ionenstrahlunterstützte Abscheidung realisiert. Der Vorteil besteht darin, dass Energie und Richtung des Ionenstrahls einstellbar sind. Als Verdampfungsquelle kann jedoch nur eine oder eine begrenzte Anzahl von Legierungen oder Verbindungen verwendet werden. Da die einzelnen Dampfdrücke der Legierungskomponenten und Verbindungen unterschiedlich sind, ist es schwierig, die Filmschicht in der ursprünglichen Zusammensetzung der Verdampfungsquelle zu erhalten.
Bild (b) zeigt die ionenstrahlgestützte Abscheidung, auch bekannt als Doppelionenstrahl-Sputterabscheidung. Dabei wird ein Target aus einem durch Ionenstrahl-Sputtern erzeugten Beschichtungsmaterial und den Sputterprodukten als Quelle verwendet. Die ionenstrahlgestützte Abscheidung auf dem Substrat erfolgt durch Bestrahlung mit einer weiteren Ionenquelle. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die gesputterten Partikel selbst eine bestimmte Energie besitzen und daher besser am Substrat haften. Jede Komponente des Targets kann durch Sputtern beschichtet oder durch Reaktionssputtern zu einem Film geformt werden. Die Zusammensetzung des Films lässt sich leicht anpassen. Allerdings ist die Abscheidungseffizienz gering, das Target ist teuer und es treten Probleme wie selektives Sputtern auf.
Beitragszeit: 08.11.2022