Lo sputtering è un metodo utilizzato per creare film sottili.
È un tipo di deposizione fisica da vapore (PVD).
A differenza di altri metodi di deposizione da vapore, il materiale non si scioglie.
Al contrario, gli atomi del materiale di partenza (target) vengono espulsi grazie al trasferimento di quantità di moto da parte di una particella bombardante, in genere uno ione gassoso.
Meccanismo dello sputtering: Come funziona
Lo sputtering prevede l'introduzione di un gas controllato, solitamente argon chimicamente inerte, in una camera a vuoto.
Il processo inizia eccitando elettricamente un catodo per stabilire un plasma autosufficiente.
La superficie esposta del catodo, nota come bersaglio dello sputtering, viene quindi bombardata da ioni ad alta energia provenienti dal plasma.
Questi ioni trasferiscono la loro quantità di moto agli atomi sulla superficie del bersaglio, provocandone l'espulsione.
Vantaggi dello sputtering: Perché è popolare
Un vantaggio dello sputtering è che gli atomi espulsi hanno energie cinetiche significativamente più elevate rispetto ai materiali evaporati.
Ciò comporta una migliore adesione al substrato.
Questo metodo può anche gestire materiali con punti di fusione molto elevati, rendendolo versatile per la deposizione di un'ampia gamma di materiali.
Lo sputtering può essere eseguito in varie configurazioni, tra cui approcci bottom-up o top-down, a seconda dei requisiti specifici dell'applicazione del film sottile.
Sequenza del processo di sputtering: Passo dopo passo
- Il materiale di deposizione viene posto in una camera di sputtering a bassa pressione, in genere sotto vuoto parziale.
- Viene generato un plasma e gli ioni gassosi vengono accelerati verso il bersaglio.
- Gli ioni collidono con il bersaglio, espellendo atomi dalla sua superficie.
- Questi atomi espulsi attraversano la camera e si condensano sul substrato, formando un film sottile.
- Lo spessore del film dipende dalla durata del processo di sputtering e può essere controllato regolando parametri quali il livello di energia delle particelle di rivestimento e la massa dei materiali coinvolti.
Tipi di ambienti di sputtering: Condizioni diverse
La deposizione sputter può essere eseguita in diversi ambienti:
- Nel vuoto o in un gas a bassa pressione (<5 mTorr), dove le particelle sputate non subiscono collisioni in fase gassosa prima di raggiungere il substrato.
- In un gas a pressione più elevata (5-15 mTorr), dove le particelle energetiche vengono "termalizzate" dalle collisioni in fase gassosa prima di raggiungere il substrato, il che può influenzare la distribuzione dell'energia e il tasso di deposizione del materiale spruzzato.
Applicazioni dello sputtering PVD: Dove viene utilizzato
La deposizione fisica di vapore (PVD) è ampiamente utilizzata per depositare film sottili di vari materiali su substrati.
Questa tecnica è fondamentale nella produzione di dispositivi elettronici, rivestimenti ottici e varie applicazioni industriali in cui la deposizione precisa di film sottili è essenziale.
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