La deposizione al plasma è un processo sofisticato utilizzato per creare film sottili su vari substrati.
Come funziona la deposizione al plasma? 7 fasi chiave spiegate
1. Creazione del plasma
Il plasma viene generato da una scarica elettrica, in genere tra 100 e 300 eV, tra gli elettrodi.
Questa scarica crea una guaina incandescente attorno al substrato, fornendo energia termica che stimola le reazioni chimiche.
2. Reazioni chimiche nel plasma
Le molecole di gas precursori nel plasma si scontrano con elettroni altamente eccitati.
Queste reazioni avvengono inizialmente nel plasma e poi, attraverso il flusso di gas, le specie reattive raggiungono il substrato.
3. Deposizione sul substrato
Una volta raggiunto il substrato, le specie reattive reagiscono e vengono assorbite dalla superficie, trasformandosi in film.
I sottoprodotti chimici vengono desorbiti e allontanati.
4. Parametri di controllo
La velocità di deposizione e le proprietà del film, come lo spessore, la durezza o l'indice di rifrazione, possono essere controllate regolando le portate di gas e le temperature di esercizio.
5. Tipi di deposizione al plasma
Un metodo comune è la Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), che opera a basse pressioni (<0,1 Torr) e a temperature relativamente basse del substrato (da temperatura ambiente a 350°C).
La PECVD utilizza il plasma per fornire energia alle reazioni di deposizione, riducendo la necessità di alte temperature del substrato e minimizzando le sollecitazioni sull'interfaccia del film, migliorando così la forza di adesione.
6. Vantaggi della PECVD
Rispetto alla convenzionale deposizione da vapore chimico (CVD), la PECVD offre temperature di deposizione più basse, una buona consistenza e una copertura a gradini su superfici irregolari, un controllo più stretto del processo di film sottile e tassi di deposizione elevati.
7. Meccanismo di deposizione
Nel plasma, il potenziale elettrico negativo del catodo attrae gli atomi del bersaglio con carica positiva.
Le collisioni energetiche all'interno del plasma fanno sì che gli ioni accelerino verso il bersaglio con un'energia cinetica sufficiente a dislocare le molecole, che poi attraversano la camera a vuoto per rivestire il substrato.
Questo processo è estremamente versatile, in grado di depositare vari materiali su oggetti di dimensioni e forme diverse, il che lo rende una tecnica preziosa nella produzione avanzata.
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