Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

2.3. Herstellung der ZnO:Al-Schichten 19
Abbildung 2.5: Hysterese des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ZnO:Al. Die Grafik zeigt die
Entladungsspannung als Funktion des Sauerstoffflusses.
gestellt werden.
Der reaktive Sputterprozess ist aufgrund der komplexen Zusammenhänge zwischen Reaktionen
des Reaktivgases mit gesputterten Teilchen oder dem Target und der daraus resultierenden
Sputterrate im Übergangsbereich zwischen dem hoch oxidischen und dem rein metallischen
Prozess nicht stabil. Im metallischen Modus wird von der Targetoberfläche hauptsächlich metallisches
Zink gesputtert, welches nach der Zerstäubung zum Teil oxidiert wird. Im oxidischen
Modus ist so viel Sauerstoff im Prozess vorhanden, dass sich auf der Targetoberfläche eine dünne
Oxidschicht bildet, die durch den Sputterprozess zerstäubt wird. Die Instabilität und das Hystereseverhalten
des reaktiven Sputterprozesses ist in Abb. 2.5 durch die Entladungsspannung als
Funktion des Sauerstoffflusses bei konstanter Entladungsleistung dargestellt. Charakteristische
Arbeitspunkte sind auf der Kurve mit verschiedenen Buchstaben gekennzeichnet. Hohe Spannungen
werden im metallischen Modus, niedrige Spannungen im oxidischen Modus beobachtet.
Unter schwach reaktiven Bedingungen mit nur sehr wenig Reaktivgaszufuhr (zwischen M und
A) oder unter stark reaktiven Bedingungen mit einem Überangebot an Reaktivgas (zwischen O
und C) ist der Sputterprozess stabil. Der Übergang zwischen diesen beiden Prozessbedingungen
erfolgt abrupt und zeigt zusätzlich eine Hysterese. Diese Zusammenhänge wurden von Berg
et al. (1987) theoretisch beschrieben, um einen reaktiven Sputterprozess zu simulieren. Durch
eine weitere Verfeinerung dieses Modells gelangen dreidimensionale Simulationen von Inline-
Depositionsprozessen [Pflug et al. (2003)].