SiN x ‐Submikrometerschichten – Parameteroptimierung –

Gegenstand der vorgestellten Untersuchungen war die Optimierung der Eigenschaften von mittels reaktiven Magnetronsputterns hergestellten SiN x ‐Submikrometerschichten. Dabei wurden der Totaldruck bei konstanter Reaktivgaszusammensetzung und die Beschichtungszeit variiert. Folgende Schichteigenschaften wurden bestimmt: Mikrostruktur, mechanische Eigenspannungen, Ultramikrohärte, Verschleißfestigkeit und Haftfestigkeit. Die SiN x ‐Schichten sind amorph und besitzen eine kolumnare Struktur, die sich gemäß den bekannten Strukturzonenmodellen mit Variation der Herstellungsparameter ändert. Mit zunehmendem Herstellungsdruck erfolgt ein Übergang von dichten Strukturen zu offenen Kolumnarstrukturen. Ebenso lockert die Schichtstruktur mit zunehmender Schichtdicke auf. Die Veränderung in der Schichtstruktur spiegelt sich in den Schichteigenschaften wider. Die mechanischen Druckeigenspannungen verringern sich mit zunehmender Schichtauflockerung. Nanoindenter‐Messungen der Härte ergaben, daß diese im gleichen Maße kleiner wird. Unterschiedliche Verschleißfestigkeit und Haftfestigkeit konnten durch Kavitationstests nachgewiesen werden. Dabei hat sich gezeigt, daß Schichten mit dichten Strukturen und hohen Druckeigenspannungen adhäsiv und Schichten mit offenen Kolumnarstrukturen und niedriger intrinsischer Festigkeit kohäsiv versagen. Es gibt daher einen optimalen Bereich für die Wahl des Herstellungsdruckes bei mittleren Werten. Eine zunehmende Schichtdicke wirkt sich generell negativ auf die Haftfestigkeit der Schichten aus.