Simulatie van Reactief Sputteren

Groep: DRAFT

Promotor: Prof. Diederik Depla
Begeleiding: Koen Strijckmans

Sputteren

Torusvormig plasma boven een magnetronReactief magnetron sputteren is een depositietechniek om dunne lagen af te zetten. De laagdikte kan variëren van enkele nanometer tot micrometer. Deze techniek wordt op grote schaal toegepast in de vensterglasindustrie voor infrarood reflecterende multilagen (warmte-isolerend glas). Maar ook op kleinere schaal wordt deze techniek veel toegepast.

De techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading. De ionen gevormd in het plasma bombarderen de kathode of target en atomen worden uit de target losgeslagen. Deze ‘gesputterde’ atomen bewegen dan naar het substraat en condenseren tot een laag.

Reactief plasma

Om een verbinding zoals een oxide of nitride af te zetten wordt een reactief gas aan het magnetronplasma toegevoegd. Dit gas reageert op het substraat met de gesputterde atomen tot een oxide of nitridelaag. Echter deze reactie kan bij voldoende hoog gasdebiet ook op de target of kathode optreden waardoor verschillende depositieomstandigheden abrupt wijzigen. Vanuit technologisch standpunt is  de sterke daling van de depositiesnelheid belangrijk. Wanneer de abrupte verandering optreedt, is het niet voldoende om het reactief gasdebiet te verminderen want de depositieomstandigheden als functie van het reactief gasdebiet vertonen hysteresis.

 


2013DRAFT2.png

fig : Depositiesnelheid en ontladingsspanning als functie van het reactief gasdebiet

Thesis

Een goede beschrijving van het reactief sputterproces laat toe het proces aan te passen om haar nadelen te omzeilen. Onderzoek en simulatie van het reactief sputterproces vormt een rode draad binnen de onderzoeksgroep DRAFT. Hiertoe werd/wordt een analytische code ontwikkeld waarbij de toestand van de target en het substraat beschreven wordt.

Om deze code verder te optimaliseren kunnen tal van aanpassingen gebeuren. Dit kan zowel vanuit experimenteel oogpunt, als door de code verder uit te bouwen met alternatieve en/of nieuwe beschrijvingen van de plasma-oppervlakinteracties. Een paar voorbeelden maken de mogelijkheden duidelijk:

  • De ontwikkeling van een LabView gebaseerd stuurprogramma voor een specifiek complex experiment
  • Het koppelen van de analytische code aan een Monte Carlo pakket voor ionenimplantatie

Afhankelijk van jouw interesse kan één van deze voorbeelden genomen worden.

Samengevat

De doelstelling van deze thesis kadert in de simulatie van het reactief sputterproces.

We zoeken een enthousiaste student(e) met zin voor theoretisch werk. Interesse in programmeren en berekeningen op de HPC faciliteit STEVIN zijn een pluspunt. We geven jou, naast een plaats en bureau, een leuke omgeving om samen te werken met verschillende onderzoekers. Samen met je begeleider zullen zij voor voldoende ondersteuning zorgen