Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Sputtering: differenze tra le versioni
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La figura rappresenta in maniera molto semplificata uno '''sputtering''' a rf o dc. Tale tecnica di deposizione è molto usata per tutti gli stati di metallizzazione (W, Al, Ti, Cu) almeno fino alla scala di 0.35 µm di spessore. Gran parte dei problemi sono comuni ad altre tecniche più in uso negli ultimi anni. Tipicamente il ''target'' (il piatto del materiale da essere depositato) è connesso al catodo. Il supporto del substrato (spesso un wafer di silicio) è di fronte al catodo. Il supporto può essere a massa o connesso per alcuni processi ad un potenziale diverso. Il gas è introdotto in maniera da fornire il mezzo in cui la scarica a bagliore (glow discharge) può avvenire. Il più comune gas in cui viene fatta la scarica è l’Argon. Le pressioni dei gas vanno da frazioni di Pa a centinaia di Pa. E' una tecnica di deposizione molto comune, sia in quanto molte delle problematiche sono comuni alle varie tecniche di deposizione assistite da plasma.
==Il fenomeno fisico dello Sputtering==
lo sputtering è dovuto al trasferimento della quantità di moto dalla particella incidente all’atomo del bersaglio solido. per fare in modo che questo trasferimento sia significativo, bisogna che la particella incidente abbia almeno una massa M1 comparabile con quella dell’atomo del bersaglio M2. Quindi gli ioni sono facilmente accelerati verso il bersaglio da un campo elettrico Ei generato dalla differenza di potenziale applicata agli elettrodi e un certo numero N di atomi viene emesso dal bersaglio. Il numero di atomi per unità di area N che lasciano il substrato è:
[[File:06_Formula_Sputter.png|200px|center]]
Dove J è la densità di corrente degli ioni che bombardano il catodo ed è proporzionale alla tensione che decidiamo e alla quantità di Argon che immettiamo nella camera. q è la carica elettronica e Z è il numero di cariche per ione.F è un parametro quantitativo che indica il numero di atomi estratti dalla superficie del target per ione che incide.
[[Image:07_Curva_resa_Sputtering.png|left|thumb|200px|Curva di Resa dello Sputtering]]
F sarà una funzione dell’energia E posseduta dagli ioni, del peso atomico M1 degli ioni e del peso atomico M2 degli atomi del target. Altri contributi ad F sono la dipendenza dall’energia di legame interatomico del target e dall’angolo di incidenza. Da considerazioni geometriche, è chiaro che l’incidenza obliqua degli ioni che colpiscono il bersaglio aumenta la resa dello sputtering. Con incidenza non perpendicolare è più facile che le collisioni conferiscano una componente di velocità diretta verso l’esterno del bersaglio agli atomi del bersaglio stesso.La Curva di Resa dello Sputtering F(E) è funzione dell’energia dello ione incidente. È all’incirca lineare fino ad una certa energia oltre la quale tende ad un asintoto orizzontale. A tali energie gli ioni penetrano così in profondità che l’energia non è più trasmessa agli strati superficiali ma a quelli sottostanti; in modo che gli atomi hanno probabilità nulle di uscire dal bersaglio. Questo è il principio di funzionamento di un altro processo: Impiantazione Ionica.
[[Image:08_Schema_Sputtering.png|left|thumb|200px|Schema dello Sputtering]]
Bisogna però considerare che N è un numero medio perché non tutti gli ioni che impattano fanno uscire un atomo dal target. Solo gli atomi degli strati superiori riescono a guadagnare energia sufficiente per essere emessi. A parte lo sputtering, lo ione incidente causa lo spostamento degli atomi ed alcuni ioni vengono addirittura impiantati nel bersaglio. Questi ioni impiantati possono venire in seguito emessi dal campione come atomi Ar sputterati e addirittura andare a finire sul substrato. Alcuni ioni addirittura vengono riflessi dal campione senza far avvenire lo sputtering (processo alla base della Spettroscopia Ad impatto da Ioni) ed altri ioni Ar+ ,invece, nell’urto possono acquistare un elettrone e ricostituire un atomo di Ar neutro. Anche elettroni possono essere espulsi dal target.
==Sistemi e metodi di sputtering==
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===Catodi ''magnetron''===
Per aumentare la probabilità di ionizzazione del gas sono stati sviluppati dei catodi contenenti dei magneti permanenti ( volte elettromagneti) che permettono di confinare gli elettroni in uno spazio ristretto e spiralizzandoli aumentano la possibilità di collisioni col gas.
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