Tipuri de depunere prin pulverizare

Sursele de pulverizare folosesc adesea magnetroni care utilizează câmpuri electrice și magnetice puternice pentru a limita particulele de plasmă încărcate aproape de suprafața țintei de sputter. Într-un câmp magnetic, electronii urmăresc căile elicoidale în jurul liniilor câmpului magnetic, supuși mai multor coliziuni ionizante cu neutrale gazoase în apropierea suprafeței țintă decât s-ar întâmpla în alt mod. (Pe măsură ce materialul țintă este epuizat, pe suprafața țintă poate apărea un profil de eroziune "pe pista de curse".) Gazul de pulverizare este de obicei un gaz inert, cum ar fi argonul . Argoanele suplimentare create ca urmare a acestor coliziuni conduc la o rată de depunere mai ridicată. De asemenea, plasma poate fi susținută la o presiune mai mică în acest fel. Atomii pulverizați sunt încărcați în mod neutru și astfel nu sunt afectați de capcana magnetică. Încărcarea încărcării pe obiectivele izolatoare poate fi evitată prin utilizarea pulverizării RF, unde semnalul părții anodice-catodice este variat la o rată ridicată (frecvent 13,56 MHz ). Sputteringul RF funcționează bine pentru a produce filme de oxid foarte izolant, dar cu costurile suplimentare ale surselor de alimentare RF și rețelelor de potrivire a impedanței. Câmpurile magnetice scoase din scurgeri de ținte feromagnetice perturbă, de asemenea, procesul de pulverizare. Pistoalele cu sputter special concepute, cu magneți permanenți neobișnuit de puternici, trebuie adesea utilizați ca compensație.

Stropirea cu fascicul de ioni

Stropirea cu fascicul de ioni (IBS) este o metodă în care țintă este externă sursei de ioni . O sursă poate funcționa fără câmp magnetic cum ar fi un indicator de ionizare cu filament fierbinte . Într-o sursă Kaufman, ionii sunt generați de coliziuni cu electroni care sunt închiși de un câmp magnetic ca într-un magnetron. Acestea sunt apoi accelerate de câmpul electric care emite dintr-o rețea spre o țintă. Pe măsură ce ionii părăsesc sursa, ele sunt neutralizate de electroni de la un al doilea filament extern. IBS are un avantaj prin faptul că energia și fluxul de ioni pot fi controlate independent. Deoarece fluxul care lovește ținta este compus din atomi neutri, fie țintă izolatoare, fie conductoare, pot fi sputtered. IBS a găsit aplicații în fabricarea capetelor subțiri pentru unități de disc . Un gradient de presiune între sursa de ioni și camera de eșantionare este generat prin plasarea orificiului de admisie a gazului la sursă și tragerii printr-un tub în camera de eșantionare. Acest lucru economisește gaze și reduce contaminarea în aplicațiile UHV . Principalul dezavantaj al IBS este cantitatea mare de întreținere necesară pentru a menține funcționarea sursei de ioni.

Sputtering reactiv

În pulverizarea reactivă, particulele pulverizate sunt supuse unei reacții chimice înainte de acoperirea substratului. Filmul depus este prin urmare diferit de materialul țintă. Reacția chimică pe care sunt supuse particulele este cu un gaz reactiv introdus în camera de pulverizare cum ar fi oxigenul sau azotul; oxid și nitruri sunt adesea fabricate folosind pulverizare reactivă. Compoziția filmului poate fi controlată prin variația presiunilor relative ale gazelor inerte și reactive. Stoichiometria filmului este un parametru important pentru optimizarea proprietăților funcționale, cum ar fi stresul în SiN _x și indicele de refracție a SiO _x .

Depozit asistat de ioni

În cazul depunerii asistate de ioni (IAD), substratul este expus la un fascicul ionic secundar care funcționează la o putere mai mică decât pistolul de sputter. De obicei, o sursă Kaufman, ca cea folosită în IBS, furnizează fasciculul secundar. IAD poate fi folosit pentru a depune carbon în formă de diamant pe un substrat. Orice atomi de carbon care se așează pe substrat, care nu reușesc să se lege corect în zăbrelele de cristal cu diamante, vor fi distruși de fasciculul secundar. NASA a folosit această tehnică pentru a experimenta depunerea de filme diamante pe lamele de turbină în anii 1980. IAD este utilizat în alte aplicații industriale importante, cum ar fi crearea de acoperiri de suprafață cu carbon amorf tetraedric pe platouri de discuri de hard și acoperiri de nitruri metalice de tură pe implanturi medicale.

Sputtering cu utilizare înaltă a țintei (HiTUS)

Sputtering poate fi, de asemenea, realizată prin generarea de la distanță a unei plasme de înaltă densitate. Plasma este generată într-o cameră laterală care se deschide în camera principală de procesare, care conține țintă și substratul care trebuie acoperit. Deoarece plasma este generată de la distanță și nu de la țintă în sine (ca în pulverizarea magnetronică convențională ), curentul ionic către țintă este independent de tensiunea aplicată țintă.

Aparatul de pulverizare magnetron impulsiv de mare putere (HiPIMS)

HiPIMS este o metodă pentru depunerea fizică a vaporilor de filme subțiri care se bazează pe depunerea de pulberi de magnetron. HiPIMS utilizează densități de putere extrem de mari, de ordinul kW / cm2, în impulsuri scurte (impulsuri) de zeci de microsecunde la un ciclu de funcționare scăzut de <>

Debitarea gazului

Debitarea gazului utilizează efectul catodului gol , același efect prin care funcționează lămpile cu catod gol . În pulverizarea fluxului de gaz, un gaz de lucru, cum ar fi argonul, este condus printr-o deschidere într-un metal supus unui potențial electric negativ. Densitățile de plasmă sporite apar în catodul gol, dacă presiunea din camera p și o dimensiune caracteristică L a catodului gol respectă legea lui Paschen 0,5 Pa · m p · L <5 pa="" ·=""> Acest lucru provoacă un flux ridicat de ioni pe suprafețele înconjurătoare și un efect mare de sputter. Pulverizarea fluxului de gaz pe catodul gol poate fi astfel asociată cu rate mari de depunere până la valori de câteva pm / min.