Che cos'è lo sputtering?

Lo sputtering è un metodo per depositare strati molto sottili di un materiale su una superficie bombardando un materiale sorgente in una camera sigillata con elettroni o altre particelle energetiche per espellere gli atomi della sorgente come una forma di aerosol che poi si deposita su tutte le superfici della camera . Il processo può depositare strati estremamente sottili di film fino alla scala atomica, ma tende anche a essere lento e viene utilizzato al meglio per piccole superfici. Le applicazioni includono il rivestimento di campioni biologici per l'imaging in microscopi elettronici a scansione (SEM), la deposizione di film sottili nell'industria dei semiconduttori e il deposito di rivestimenti per l'elettronica miniaturizzata. L'industria delle nanotecnologie nella medicina, nell'informatica e nella ricerca in scienze dei materiali si affida spesso alla sputtering deposizione per progettare nuovi compositi e dispositivi su scala nanometrica o un miliardesimo di metro.

Diversi tipi di metodi di sputtering sono di uso comune, tra cui flusso di gas, reattivo e sputtering con magnetron. Anche il raggio ionico e lo sputtering assistito da ioni sono ampiamente utilizzati a causa della varietà di sostanze chimiche che possono esistere in uno stato ionico. Lo sputtering del magnetron viene ulteriormente suddiviso in applicazioni in corrente continua (CC), corrente alternata (CA) e radiofrequenza (RF).

Lo sputtering con magnetron agisce posizionando un campo magnetico attorno al materiale sorgente che verrà utilizzato per la deposizione di strati sul bersaglio. La camera viene quindi riempita con un gas inerte, come l'argon. Poiché il materiale sorgente viene caricato elettricamente con corrente AC o DC, gli elettroni espulsi vengono intrappolati nel campo magnetico e infine interagiscono con il gas argon nella camera per creare ioni energetici composti sia da argon che dal materiale sorgente. Questi ioni quindi fuggono dal campo magnetico e colpiscono il materiale bersaglio, depositando lentamente uno strato sottile di materiale sorgente sulla sua superficie. Lo sputtering RF viene utilizzato in questo caso per depositare diverse varietà di pellicole di ossido su target isolanti variando rapidamente la distorsione elettrica tra target e sorgente.

Lo sputtering del fascio ionico funziona senza che la sorgente abbia bisogno di un campo magnetico. Gli ioni che vengono espulsi dal materiale sorgente interagiscono con gli elettroni da una fonte secondaria in modo da bombardare il bersaglio con atomi neutri. Ciò rende un sistema di sputtering ionico in grado di rivestire sia materiale conduttore che isolante e parti target, come le testine a film sottile per i dischi rigidi del computer.

Gli sputter machine reattivi si basano su reazioni chimiche tra il materiale target e i gas che vengono pompati nel vuoto della camera. Il controllo diretto degli strati di deposizione viene effettuato modificando la pressione e le quantità di gas nella camera. I film utilizzati nei componenti ottici e nelle celle solari sono spesso realizzati in sputtering reattivo, poiché la stechiometria o le velocità di reazione chimica possono essere controllate con precisione.