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Aluminum Oxide Al2O3 Evaporation Process Notes


Aluminum Oxide (Al2O3) General Information

Aluminiumoxid ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel Al2O3. Es ist im Allgemeinen weiß oder klar mit einem Schmelzpunkt von 2.072 °C, einem Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.550 °C und einer Dichte von 3,97 g/cm³. Es wird am häufigsten in der Natur als Mineral Korund gefunden, aus dem sich Rubin und Saphir ableiten. Aluminiumoxid wird weithin als Schleifmittel verwendet und auch in verschiedenen anderen industriellen Anwendungen. Es kann auch in Farben, Kosmetika und chirurgischen Implantaten vorgefunden werden. Es wird unter Vakuum verdampft, um dielektrische Schichten für die Halbleiterindustrie zu erzeugen und spiegelähnliche Schutzschichten für optische Beschichtungen.

Aluminum Oxide Al2O3 Specifications

WerkstofftypAluminiumoxid
SymbolAl2O3
Farbe und AussehenWeißer, kristalliner Feststoff
Schmelzpunkt (°C)2.072
Theoretische Dichte (g/cm³)3,97
SputterRF-R
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
20*
Art des BondingIndium, Elastomer
Z-Verhältnis0,336
ElektronenstrahlExzellent
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®, Tungsten
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-4:  1.550
BemerkungenSaphir ist ausgezeichnet für das Elektronenstrahlverdampfen; es bildet glatte, harte Schichten. Das thermische Verdampfen ist kaum möglich.

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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