Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Sputtering: differenze tra le versioni
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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 <math>Ar\ </math> 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 <math>Ar^+\ </math>,invece, nell’urto possono acquistare un elettrone e ricostituire un atomo di <math>Ar\ </math> neutro. Anche elettroni possono essere espulsi dal target.Solo una piccola parte dell’energia dello ione è utilizzata per lo sputtering, la rimanente viene dissipata nello spostamento degli atomi all’interno del bersaglio, con il risultato di surriscaldarlo. Per questo motivo i target vengono raffreddati durante il processo. Se il sistema di raffreddamento non è sufficiente, l’aumento di temperatura potrebbe causare l'evaporazione il bersaglio!
[[Image:12_Circular_Planar_Magnetron_Target.png|center|thumb|400px|DC Sputtering Magnetron: Schema della sezione bersaglio di Al e foto di un bersaglio reale]]
Una variante del processo è il DC Sputtering Magnetron. Utilizza una sorgente DC per attivare il plasma e per creare una corrente di ioni che bombardano il bersaglio. Esso rende più efficiente lo sputtering in quanto intrappola in un campo magnetico in prossimità del campione gli elettroni secondari emessi dal target e li utilizza per ionizzare il gas Argon generando una corrente di ioni in prossimità della superficie aumentando la resa del processo.
Quando una tensione negativa viene applicata al catodo gli elettroni emessi dal campione (oltre a quelli naturalmente presenti nella camera)vengono accelerati lontani dal target. Come la loro velocità aumenta, essi sono forzati a percorrere un percorso circolare dalla forza di Lorentz creata dal campo magnetico dovuto al magnete che è parallelo alla superficie del target.
Gli elettroni sono così intrappolati in questo percorso finché non perdono la loro energia, cioè finché non subiscono più la forza di Lorentz oppure finche subiscono un urto con un atomo del gas e vengono spinti fuori dalle linee di campo. Gli elettroni possono perdere la loro energia anche in altri modi per esempio eccitando atomi di gas Argon o diseccitandoli; fenomeno responsabile proprio della scarica luminosa. Il risultato di queste ripetute collisioni è la formazione di un alta densità di ioni <math>Ar^+\ </math> a poca distanza dalla superficie del target proprio nella zona della trappola magnetica. Il campo elettrico è perpendicolare alla superficie del target e accelera gli ioni dal plasma verso il bersaglio (poiché gli ioni hanno massa molto più grande di quella degli elettroni, essi risentono poco del campo magnetico) ; aumenta così la resa del processo di sputtering e si può notare dal fatto che il bersaglio viene consumato principalmente in quella zona. Inoltre, a pressioni di Argon di <math>10^-3mbar\ </math> il cammino libero medio degli ioni corrisponde proprio alla distanza tra la zona magnetica e la superficie del campione.
[[Image:11_Profilo_reale_target.png|left|thumb|300px|Profilo reale del target]]
La densità di corrente <math>J\ </math> al bersaglio non è uniforme, a causa proprio della forma del campo magnetico. La più grande densità di corrente la si ha dove il campo magnetico è parallelo al target poiché gli elettroni riescono a seguire le linee di campo mentre si allontanano dal target; mentre gli elettroni che vengono emessi dalla superficie nella zona dove le linee di campo sono quasi ortogonali alla superficie, non sono intrappolati ma vengono accelerati. A causa di questa non uniformità della densità di corrente, abbiamo che la curva caratteristica corrente - tensione è simile a quella del diodo e per questo viene chiamato '''Diodo Sputtering'''. La disuniformità della della densità di corrente <math>J\ </math> condiziona anche la distribuzione angolare degli atomi emessi dal bersaglio; si ha un andamento approssimativamente dato da una distribuzione cosθ rispetto alla normale alla superficie del target.
== Reactive Ion Sputtering ==
Questo metodo viene utilizzato quando non si vuole depositare solo un metallo ma una molecola.
Un materiale che si deposita con questo metodo è il TiN.<br>Oltre all'Argon si introduce una specie chimica in fase gassosa ,in questo caso l' azoto molecolare.Il target è Il Ti.
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