Metallische Funktionsschichten

Dünne Schichten aus der Elementfamilie der Metalle besitzen vielfältige Möglichkeiten zur Anwendung. Bekannte Einsatzgebiete sind die Abschirmung elektromagnetischer Strahlung (zur elektromagnetischen Verträglichkeit - EMV), für Spiegel im sichtbaren und infraroten Spektralbereich, für dekorative Anwendung im Design von Gebrauchsgütern oder als Diffusionsbarrieren. Zudem sind metallische Beschichtungen von größter Bedeutung als Kontaktmaterial für elektronische und elektrische Anwendungen. Die Auswahl des spezifischen Metalls hängt dabei von einer Vielzahl verschiedener Parameter ab. Neben der spezifischen Leitfähigkeit (und weiterer elektronischer Parameter) sind dies zumeist chemische und mechanische Eigenschaften die bestimmten Elementen den Vorzug geben oder aber zu deren Ausschluss führen. Aufgrund vielfältiger im Hause gesammelter Erfahrungen beraten die Mitarbeiter von PT&B gern bei der Auswahl des geeigneten Metalls.



Die Aufbringung der Metallschichten erfolgt mit der so genannten Sputter-Technologie (vom englischen Wort Sputtern oder deutsch Katodenzerstäubung) einer speziellen Form der PVD. Für die meisten Anwendungen von Metallen ist diese Technologie den anderen PVD-Verfahren wie der Arc-PVD oder dem thermischen Verdampfen deutlich überlegen.



Im Hause existieren zwei Typen von Beschichtungsanlagen für die Sputter-Deposition mit Metallen:
Für plane Substrate:
Wafer-Beschichtungsanlage (6 Zoll) mit vier Substratpositionen und drei Magnetronquellen
Für 3-D Substrate:
Rezipienten bis 640 l Volumen mit einfacher oder zweifacher Rotation (Planetengetriebe) mit runden (8 Zoll) oder rechteckigen (800 mm Länge) Magnetronquellen
      Chromium coated Otto     Eine mittels Rapid Prototyping aus Plastikmaterial hergestellte Büste des Magdeburger Physikers Otto von Guericke mit einer gesputterten Chrom Beschichtung. Aufgrund der hohen Oberflächengüte der Chromschicht bietet die Büste die Anmutung von massivem Metall.

Die metallischen Schichten werden mit Dicken von einigen 10 nm bis hin zu etwa 10 µm aufgebracht. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der guten Haftung der Schichten auf den verschiedenen Substraten. Zusätzlich können die mechanischen Eigenschaften (insbesondere die Eigenspannung) durch die Prozessparameter beim Sputtern beeinflusst werden (Abscheidung von "zero stress films"). Die Temperatur bei der Schichtherstellung liegt im Bereich von ca. 50 bis 300 Grad Celsius. Die Reinheit der eingesetzten Gase beträgt 99,999 % (5N), die Reinheit der benutzten Metalltargets kann - je nach Kundenwunsch - im Bereich von etwa 99 % bis 99,999 % liegen. Somit lassen sich auch hochreine Schichten herstellen. Mithilfe des Einsatzes mehrerer Magnetrons können in den Beschichtungsanlagen auch Multischichten aus Lagen von zwei bzw. drei verschiedenen Metallen abgeschieden werden.