Che cos'è lo sputtering reattivo?
Lo sputtering reattivo è una variazione del processo di sputtering al plasma utilizzato per depositare un film sottile su un materiale di substrato. In questo processo, un materiale bersaglio, come alluminio o oro, viene rilasciato in una camera con un'atmosfera formata da un gas reattivo caricato positivamente. Questo gas forma un legame chimico con il materiale target e si deposita su un materiale di substrato come composto.
Mentre il normale sputtering al plasma ha luogo in una camera a vuoto che è stata priva di atmosfera, lo sputtering reattivo ha luogo in una camera a vuoto con un'atmosfera a bassa pressione costituita da un gas reattivo. Pompe speciali sulla macchina rimuovono l'atmosfera normale, che è fatta di carbonio, ossigeno e azoto tra gli altri oligoelementi, e riempiono la camera con un gas, come argon, ossigeno o azoto. Il gas reattivo nel processo di sputtering reattivo ha una carica positiva.
Il materiale bersaglio, come titanio o alluminio, viene quindi rilasciato nella camera, anche sotto forma di gas, ed esposto a un campo magnetico ad alta intensità. Questo campo trasforma il materiale target in uno ione negativo. Il materiale target caricato negativamente viene attratto dal materiale reattivo caricato positivamente e i due elementi si legano prima di depositarsi sul substrato. In questo modo, è possibile realizzare film sottili di composti come nitruro di titanio (TiN) o ossido di alluminio (Al2O3).
Lo sputtering reattivo aumenta notevolmente la velocità con cui un film sottile può essere ricavato da un composto. Mentre lo sputtering al plasma tradizionale è appropriato quando si crea un film sottile da un singolo elemento, i film composti impiegano molto tempo a formarsi. Costringere le sostanze chimiche ad aderire come parte del processo a film sottile aiuta ad accelerare la velocità con cui si depositano sul substrato.
La pressione all'interno della camera di sputtering reattiva deve essere gestita con cura al fine di massimizzare la crescita del film sottile. A basse pressioni, il film impiega molto tempo a formarsi. Ad alte pressioni, il gas reattivo può "avvelenare" la superficie del bersaglio, ovvero quando il materiale bersaglio riceve la sua carica negativa. Ciò non solo riduce il tasso di crescita del film sottile sul substrato sottostante, ma aumenta anche il tasso di avvelenamento; meno particelle negative ci sono, meno legami chimici possono formare con il gas reattivo caricato positivamente e quindi, più gas reattivo c'è per avvelenare la superficie del bersaglio. Il monitoraggio e la regolazione della pressione nel sistema aiutano a prevenire questo avvelenamento e consentono al film sottile di crescere rapidamente.