Quelltext der Seite Ionendünnung

Die '''Ionendünnung''' ist ein häufig angewandtes [[physik]]alisches Verfahren, das zur Strukturierung meist [[elektrisches Bauelement|elektrischer Bauelemente]], sowie zum Herstellen dünnster Proben angewendet wird. Es handelt sich hierbei um ein [[Trockenätzverfahren]]. Andere Bezeichnungen sind '''Ionenätzen''', '''Ionenstrahlätzen''' oder {{EnS|ion milling}}. Bei definiert gebündeltem Ionenstrahl und geeigneten Detektoren wird das Verfahren zur Abbildung oder Materialanalyse eingesetzt, siehe [[Focused Ion Beam]].

== Funktionsweise ==
Die Beschleunigung von Ionen, meistens [[Argon]], im [[Vakuum|Hochvakuum]] in Richtung des zu bearbeitenden [[Substrat (Materialwissenschaft)|Substrats]] führt dazu, dass beim Auftreffen eine [[Impuls|Impulsübertragung]] von den hochenergetischen [[Ion]]en auf das Substrat stattfindet und dessen Oberfläche zerstäubt und abgetragen wird. Dieser Prozess wird auch als [[Sputtern]] bezeichnet.

== Anwendung ==
Die Ionendünnung gestattet es, dünne Proben mit Dicken unter 100&nbsp;nm herzustellen. Proben dieser Dicke sind eine notwendige Voraussetzung für die [[Transmissionselektronenmikroskopie]]. Dabei kommt es bei kristallinen Proben zu einer Amorphisierung der oberflächennahen Schichten (wenige Nanometer). Die ursprüngliche Kristallstruktur bleibt allerdings im Inneren der Probe erhalten und die amorphen Schichten stören die Beobachtung nicht. Aufgrund der eingeschränkten Geometrie dieser Proben kann die durch die Ionendünnung erzeugte Wärme nur nicht effektiv abgeführt werden und die Proben erhitzen sich auf mehrere hundert [[Grad Celsius]] (stark abhängig von der Wärmeleitfähigkeit der Probe und somit vom verwendeten Material). Temperaturempfindliche Proben werden daher während der Ionendünnung gesondert mit flüssigem [[Stickstoff]] gekühlt.

Auch Probendicken unter 5&nbsp;nm lassen sich durch Ionendünnungsverfahren erreichen, wie es für die [[hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie]] nötig wird. Hier stören die amorphen Oberflächenschichten, daher müssen sie auch abgetragen werden. Dazu werden die Proben nach dem eigentlichen Ionendünnen nochmals unter sehr flachem Winkel mit sehr geringer Ionenenergie nachgedünnt. Die eigentliche Dünnung geschieht unter größerem Winkel und mit mehr Energie, da so eine höhere Abtragsrate erreicht wird.

Die Ionendünnung wird auch als Ätzverfahren zur Strukturierung von [[Integrierter Schaltkreis|Mikrochips]] eingesetzt. Um beispielsweise in eine Schicht von weniger als 200&nbsp;nm Strukturen einzulassen, kann man nicht grobe mechanische Verfahren, wie [[Laser|Laserbearbeitung]] etc., verwenden, man muss auf feinere Verfahren zurückgreifen. So kann man die Schicht mit [[Photoresist|Fotolack]] beschichten, in diese die Strukturen durch [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|fotolithografische Strukturierungsverfahren]] übertragen und anschließend die freigelegten Stellen mit Ionenbestrahlung abtragen.

== Literatur ==
* M. Wengbauer, J. Gründmayer, J. Zweck:  ''In-situ temperature measurements on TEM-specimen during ion-milling.'' In: Martina Luysberg, Karsten Tillmann, Thomas Weirich (Hrsg.): ''EMC 2008 14th European Microscopy Congress 1–5 September 2008, Aachen, Germany.'' Springer, Berlin/Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-85154-7, S. 833–834, {{DOI|10.1007/978-3-540-85156-1_417}}.

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[[Kategorie:Mikroskopische Technik]]
[[Kategorie:Dünnschichttechnik]]
[[Kategorie:Abtragendes Fertigungsverfahren]]
[[Kategorie:Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik]]