Nello sputtering, i gas sono utilizzati principalmente per facilitare la deposizione di film sottili su un substrato. La scelta del gas dipende dalle proprietà del materiale desiderato e dal tipo di materiale target. I gas inerti come l'argon, il neon, il kripton e lo xenon sono comunemente utilizzati per la loro natura non reattiva, mentre i gas reattivi come l'ossigeno, l'azoto, l'anidride carbonica, l'acetilene e il metano sono utilizzati per depositare composti specifici come ossidi, nitruri e carburi.
Gas inerti:
- Argon (Ar): L'argon è il gas più comunemente usato nello sputtering grazie alla sua elevata velocità di sputtering, alla sua natura inerte, al suo basso prezzo e alla sua disponibilità in elevata purezza. È adatto a un'ampia gamma di applicazioni e materiali.
- Neon (Ne): Il neon è preferito per lo sputtering di elementi leggeri perché il suo peso atomico corrisponde strettamente a questi elementi, assicurando un efficiente trasferimento di quantità di moto.
- Kripton (Kr) e Xenon (Xe): Questi gas sono utilizzati per lo sputtering di elementi pesanti. Il loro peso atomico più elevato rispetto all'argon garantisce una migliore efficienza di trasferimento della quantità di moto, fondamentale per uno sputtering efficace dei materiali target più pesanti.
Gas reattivi:
- Ossigeno (O2): Utilizzato per depositare pellicole di ossido come l'ossido di alluminio (Al2O3), il biossido di silicio (SiO2), il biossido di titanio (TiO2) e altri. L'ossigeno reagisce con il materiale di destinazione per formare l'ossido desiderato sul substrato.
- Azoto (N2): Favorisce la deposizione di film di nitruro come il nitruro di titanio (TiN), il nitruro di zirconio (ZrN) e altri. L'azoto reagisce con il materiale di destinazione per formare nitruri.
- Anidride carbonica (CO2): Utilizzato per depositare rivestimenti di ossido, dove l'anidride carbonica reagisce con il materiale di destinazione per formare ossidi.
- Acetilene (C2H2) e metano (CH4): Questi gas sono utilizzati per la deposizione di film di DLC (carbonio simile al diamante), carburo idrogenato e carbo-nitruro. Reagiscono con il materiale di destinazione per formare questi composti complessi.
Combinazione di gas:
In molti processi di sputtering viene utilizzata una combinazione di gas inerti e reattivi. Ad esempio, l'argon viene spesso utilizzato insieme all'ossigeno o all'azoto per controllare le reazioni chimiche che si verificano durante lo sputtering. Ciò consente un controllo preciso della composizione e delle proprietà dei film depositati.Controllo del processo:
La scelta del gas e della sua pressione nella camera di sputtering influisce in modo significativo sull'energia e sulla distribuzione delle particelle che impattano il bersaglio, influenzando la velocità e la qualità della deposizione del film. Gli esperti possono regolare con precisione questi parametri per ottenere la microstruttura e le proprietà del film desiderate.
