Lo sputtering reattivo è una tecnica specializzata all'interno della più ampia categoria dello sputtering al plasma, progettata per depositare film sottili di materiali composti su un substrato. A differenza dello sputtering standard, che utilizza un gas inerte per espellere atomi da un materiale target direttamente su un substrato, lo sputtering reattivo introduce un gas reattivo nella camera di sputtering. Questo gas reattivo reagisce chimicamente con gli atomi sputati dal materiale target, formando un nuovo composto che viene poi depositato sul substrato.
Meccanismo dello sputtering reattivo:
Nello sputtering reattivo, il materiale di destinazione, in genere un metallo o un semiconduttore, viene posto in una camera a vuoto. La camera è riempita con un'atmosfera a bassa pressione di un gas reattivo, come l'ossigeno o l'azoto, invece di essere completamente evacuata come nello sputtering standard. Il gas reattivo viene ionizzato e si carica positivamente. Quando viene applicata un'alta tensione, gli ioni del gas con carica positiva si scontrano con il materiale bersaglio, provocando l'espulsione di atomi dal bersaglio. Questi atomi espulsi reagiscono poi con il gas reattivo nella camera per formare un composto, che viene successivamente depositato sul substrato.Reazioni chimiche e controllo:
La reazione chimica tra gli atomi proiettati e il gas reattivo è fondamentale per la formazione del film composto desiderato. Ad esempio, se il materiale target è il silicio e il gas reattivo è l'ossigeno, la reazione forma l'ossido di silicio, che viene poi depositato. La composizione e le proprietà del film depositato, come la stechiometria, lo stress e l'indice di rifrazione, possono essere controllate regolando le pressioni relative dei gas inerti e reattivi. Questo controllo è essenziale per ottimizzare le proprietà funzionali del film sottile.
Sfide e parametri di controllo:
Lo sputtering reattivo è caratterizzato da un comportamento simile all'isteresi, che rende difficile trovare le condizioni operative ideali. Il processo richiede un attento controllo di diversi parametri, tra cui le pressioni parziali dei gas inerti e reattivi, le portate e il tasso di erosione del target. Modelli come il Modello di Berg aiutano a stimare l'impatto dell'aggiunta del gas reattivo e a ottimizzare il processo di deposizione.
Applicazioni e configurazione del sistema:
