Sputter deposizione

Sputter deposizione è undeposizione fisica da vaporeMetodo (PVD) difilm sottiledeposizione diSputtering. Ciò comporta l'espulsione di materiale da un "bersaglio" che è una fonte su un "substrato" ad esempio un wafer di silicio.Resputteringè ri-emissione di materiale depositato durante il processo di deposizione di bombardamento di ioni o atom. Sputtered atomi espulsi dalla destinazione hanno una distribuzione di energia esteso, in genere fino a decine di eV (100.000 K). Gli ioni sputtered (in genere solo una piccola frazione delle particelle espulse sono ionizzati — nell'ordine di 1%) balisticamente può volare dalla destinazione nelle linee rette e impatto energicamente su substrati o camera a vuoto (causando resputtering). In alternativa, alle più alte pressioni del gas, gli ioni si scontrano con gli atomi di gas che agiscono come moderatore e spostare verificano, raggiungendo i substrati o muro di camera a vuoto e condensa dopo aver subito unpasseggiata aleatoria. L'intera gamma da impatto balistico ad alta energia a basso consumo energetico termalizzato motion è accessibile modificando la pressione del gas di fondo. Il gas "sputtering" è spesso un gas inerte come l'argon. Per il trasferimento efficiente di slancio, il peso atomico del gas "sputtering" dovrebbe essere vicino al peso atomico del target, quindi per sputtering elementi leggeri al neon è preferibile, mentre per elementi pesanti krypton o allo xeno sono usati. Gas reattivi può anche essere utilizzato per sputter composti. Il composto può essere formato sulla superficie di destinazione, in volo o sul substrato a seconda dei parametri di processo. La disponibilità di molti parametri che controllano sputter deposizione rendono un processo complesso, ma consentono anche esperti un elevato grado di controllo sopra la crescita e la microstruttura del film.

Uso

Una delle prime applicazioni commerciali diffuse sputter deposizione, che è ancora una delle sue più importanti applicazioni, è nella produzione di computerdischi rigidi. Sputtering è usato estesamente nellasemiconduttoreindustria di depositare film sottili di vari materiali incircuito integratoelaborazione. Sottilerivestimenti antiriflessoil vetro perotticale applicazioni sono anche depositate da sputtering. A causa delle temperature basse substrato utilizzate, lo sputtering è un metodo ideale per depositare metalli contatti pertransistor a film sottile. Un'altra applicazione che utilizzi di sputtering è basso-emissivitàrivestimenti suvetro, utilizzato negli assembly finestra doppi vetri. Il rivestimento è un multistrato contenentiargentoe metalloossidi dicomeossido di zinco, ossido di stagno, obiossido di titanio. Una grande industria si è sviluppata attorno rivestimento dell'utensile di bit utilizzando sputtered nitruri, comenitruro di titanio, creando l'oro familiare colorato rivestimento duro. Sputtering è utilizzato anche come il processo di depositare lo strato di metallo (ad es. alluminio) durante la fabbricazione di CD e DVD.

Disco rigido superfici utilizzano CrOx sputtered e altri materiali sputtered. Lo sputtering è uno dei principali processi di produzione otticaGuide d'ondaè un altro modo per rendere efficientefotovoltaicocelle solari.

Rivestimento Sputtering

Ricopertura inmicroscopia elettronica a scansioneè un processo di deposizione di polverizzazione per coprire un esemplare con un sottile strato di materiale, in genere un metallo conduttore come unoro/PalladioLega (Au/Pd). Un rivestimento conduttivo è necessaria per evitare la carica di un esemplare con un fascio di elettroni nella modalità SEM convenzionale (alto vuoto, ad alta tensione). Mentre rivestimenti metallici è anche utili per aumentare il rapporto segnale-rumore (metalli pesanti sono emettitori buono elettronico secondario), sono di qualità inferiore quandoSpettroscopia a raggi xè impiegato. Per questo motivo quando si utilizza raggi x, spettroscopia un rivestimento di carbonio è preferita.

Confronto con altri metodi di deposizione

Un importante vantaggio di sputter deposizione è che anche i materiali con punti di fusione molto alti sono facilmente spruzzati durante l'evaporazione di questi materiali in un evaporatore di resistenza oCella di Knudsenè problematica o impossibile. Sputter depositati film hanno una composizione simile a quella del materiale sorgente. La differenza è a causa di diversi elementi diffondendo in modo diverso a causa della loro massa differente (luce elementi subiscono una flessione più facilmente dal gas), ma questa differenza è costante. Pellicole sputtered hanno in genere una migliore aderenza sul substrato rispetto ai film evaporato. Una destinazione contiene una grande quantità di materiale ed è manutenzione libera rendendo la tecnica adatta per applicazioni di vuoto ultraelevate. "Sputtering" fonti non contengono nessun parti calde (per evitare il riscaldamento in genere sono raffreddati ad acqua) e sono compatibili con gas reattivi come l'ossigeno. Sputtering può essere eseguita dall'alto mentre evaporazione deve essere eseguita dal basso. Processi avanzati come la crescita epitassiale sono possibili.

Alcuni svantaggi del processo di sputtering sono che il processo è più difficile da abbinare con un lift-off per la strutturazione del film. Questo è perché il trasporto diffuso, caratteristico di sputtering, rende impossibile una piena ombra. Così, uno non può completamente limitare dove vanno gli atomi, che può portare a problemi di contaminazione. Inoltre, controllo attivo per strato dopo strato crescita è difficile rispetto ai laser pulsato depositionand inerte Gas sputtering sono costruiti nel film crescente come impurità. La deposizione laser pulsato è una variante della tecnica sputtering deposizione in cui viene utilizzato un fascio laser per sputtering. Ruolo degli ioni sputtered e resputtered e il gas di sfondo è completamente studiato durante il processo di deposizione laser pulsato.