¿Qué es la reacción reactiva?
La pulverización reactiva es una variación del proceso de pulverización de plasma utilizado para depositar una película delgada sobre un material de sustrato. En este proceso, un material objetivo, como aluminio u oro, se libera en una cámara con una atmósfera hecha de un gas reactivo cargado positivamente. Este gas forma un enlace químico con el material objetivo y se deposita en un material de sustrato como compuesto.
Mientras que la pulverización de plasma normal tiene lugar en una cámara de vacío que se ha anulado de una atmósfera, la pulverización reactiva se realiza en una cámara de vacío con una atmósfera de baja presión compuesta de un gas reactivo. Las bombas especiales en la máquina eliminan la atmósfera normal, que está hecha de carbono, oxígeno y nitrógeno, entre otros elementos traza, y llenan la cámara con un gas, como argón, oxígeno o nitrógeno. El gas reactivo en el proceso de pulverización reactiva tiene una carga positiva.
El material objetivo, como el titanio o el aluminio, se libera en la cámara, también en forma de gas, y se expone a un campo magnético de alta intensidad. Este campo convierte el material objetivo en un ion negativo. El material objetivo cargado negativamente es atraído por el material reactivo cargado positivamente, y los dos elementos se unen antes de asentarse en el sustrato. De esta manera, las películas delgadas pueden estar hechas de compuestos como el nitruro de titanio (TiN) o el óxido de aluminio (Al2O3).
La pulverización reactiva aumenta enormemente la velocidad a la que se puede hacer una película delgada de un compuesto. Si bien la pulverización de plasma tradicional es apropiada cuando se crea una película delgada a partir de un solo elemento, las películas compuestas tardan mucho tiempo en formarse. Forzar a los productos químicos a unirse como parte del proceso de película delgada ayuda a acelerar la velocidad a la que se depositan en el sustrato.
La presión dentro de la cámara de pulverización reactiva se debe controlar cuidadosamente para maximizar el crecimiento de la película delgada. A bajas presiones, la película tarda mucho en formarse. A altas presiones, el gas reactivo puede "envenenar" la superficie objetivo, que es cuando el material objetivo recibe su carga negativa. Esto no solo disminuye la tasa de crecimiento de la película delgada en el sustrato debajo, sino que también aumenta la tasa de envenenamiento; Cuantas menos partículas negativas haya, menos enlaces químicos se pueden formar con el gas reactivo cargado positivamente y, por lo tanto, hay más gas reactivo para envenenar la superficie objetivo. Monitorear y ajustar la presión en el sistema ayuda a prevenir este envenenamiento y permite que la película delgada crezca rápidamente.