Ionenstrahlgestützte Schichtabscheidung (IBAD)

{Insiderwissen},,Ion Beam Assisted Deposition`` (IBAD) ist eine Beschichtungs-Technologie, welche die Dünnfilmabscheidungen aus der Dampfphase (PVD) kombiniert mit einer energetischen Ionenbestrahlung aus einer Ionenquelle. Die Anwendung einer Ionenquelle (verschiedene Ionenquellentypen im Einsatz, typische Ionenenergien 200eV...40keV) und einer Dampfquelle (meist Elektronenstrahlverdampfung , aber auch Ionenstrahlzerstäubung oder Laserablation möglich, typische Abscheideraten 1...50 Å/s), die beide unabhängig voneinander arbeiten, gestalten den IBAD-Prozeß gut kontrollierbar, reproduzierbar und flexibel. Ionenfluß, Atomfluß, Ionenenergie, Ionen-Einschußwinkel, Transportverhältnis der ankommenden Ionen zu Atome und Substrattemperatur sind über einen großen Bereich unabhängig voneinander variierbar und kontrollierbar.

Die Kombination eines Vakuumbeschichtungsprozesses mit zusätzlichem Bombardement energetischer Ionen erlaubt die Herstellung von dünnen Schichten metastabiler Phasen, amorpher Strukturen oder speziellem kristallinen Aufbau zum Zwecke optischer und elektronischer Anwendungen bzw. für Korrosions- und Verschleißschutzbarrieren. Die Filmdichte, -zusammensetzung, -lagenstruktur, -porosität, -reinheit, der Spannungszustand, die Mikrostruktur und andere Eigenschaften können beeinflußt werden.
 

Vorteile des IBAD-Prozesses:

  • Verbesserte Filmadhäsion
  • hohe Filmdichte, niedrige Porosität
  • niedrige Substrattemperaturen
  • Kontrollierbarkeit der Texturen (Orientierung)
  • Synthese von Superhartstoffen
  • reaktive und nichtreaktive Ionenstrahlunterstützung ist möglich

 

 

Typische Dünnfilmsysteme, die mittels IBAD hergestellt werden können:

 
Material 
 
Evaporant 
 
Ion 
 
Energie 
 
Temperatur 
 
a-C C
Ar+/Ne+ 
 
200...1000eV 
 
<100°C 
 
c-BN B
N2+ und N+/Ar+ 
 
300...1500eV 
 
200...600°C 
 
AlN Al
N2+ und N+ 
 
75...1000eV 
 
<100°C 
 
TiN Ti
N2+ und N+ 
 
100...30000eV 
 
RT...600°C 
 
TiAlN Ti/Al
N2+ und N+/Ar+ 
 
100...30000eV 
 
RT...600°C 
 
CNx C
N2+ und N+ 
 
100...1500eV 
 
RT...400°C 
 
Si3N4 Si
N2+ und N+ 
 
60...700eV 
 
<200°C 
 
Metall-Oxide Me (Zr, Al, Ti)
O2+ 
 
100...1000eV 
 
50...600°C 
 
HTSL BaF2, Cu, Y
O2+ 
 
50eV 
 
560...640°C 
 
 
   
 
 
 
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