Lo sputtering è un metodo utilizzato per creare film sottili ed 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 per trasferimento di quantità di moto da una particella bombardante, in genere uno ione gassoso.
Meccanismo dello sputtering:
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:
- Un vantaggio dello sputtering è che gli atomi espulsi hanno energie cinetiche significativamente più elevate rispetto ai materiali evaporati, il che porta a una migliore adesione sul 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 nello sputtering:
- 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:
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:
