Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Sputtering: differenze tra le versioni
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Quando un solido è bombardato con atomi o ioni o molecole se l'energia delle particelle incidenti è maggiore della energia di legame dei solidi (5 eV) gli atomi nel solido sono espulsi dalla superficie. Gli atomi espulsi vanno nella fase gassosa e il fenomeno viene chiamato sputtering (non esiste un termine italiano). Se però l'energia è molto più elevata (qualche keV) le particelle bombardanti penetrano in profondità e il processo diviene la impiantazione ionica. Se invece l'energia è minore di 5 eV gli atomi rimbalzano sulla superfice o rimangono sulla superficie e poi lentamente, specialmente se sono atomidi gas nobili, vengono desorbiti e tornano nella fase vapore.
[[Immagine:Schema--Sputtering.png|left|thumb|350px|Schema semplificato di un sistema di sputtering]]
Il bombardamento con gli elettroni non produce sputtering a meno che l'energia non sia di molte centinaia di eV a causa del fatto che il trasferimento di energia cinetica dagli elettroni, leggeri, agli atomi del bersaglio, di molti ordini di grandezza più pesanti, è molto inefficiente. Per bombardare la superficie gli ioni sono usati in quanto la loro energia cinetica può essere resa sufficientemente elevata mediante campi elettrici.
L'energia di soglia per il processo di sputtering è abbastanza indipendente dal materiale e dal gas bombardante, in quanto non è essenzialmente un processo a due corpi, ma chiaramente gli atomi vicini giocano un ruolo essenziale. Infatti si può avere sputtering anche quando gli ioni incidenti arrivano con incidenza normale alla superficie e il fenomeno si spiega con una variazione della quantità di moto maggiore di 90<sup>o</sup> dovuta agli atomi vicini.
Processi a collisioni singole si hanno solo in caso di bombardamento obliquo della superficie.
La deposizione mediante sputtering è una tecnica di deposizione fisica di film sottili (nel testo si useranno degli inglesismi quali film sputterati o sputterare non esistendo parole italiane che ne siano una fedele traduzione). La tecnica consiste nel rimuovere materiale dal target, che è la sorgente, e da questa depositarlo sul substrato, ad esempio un wafer di silicio. Il resputtering è la rimozione del materiale deposto durante il porcesso di deposizione da parte degli ioni o degli atomi incidenti sul substrato. Gli atomi ''sputterati'' dal target hanno una grande distribuzione di energie da frazioni di eV fino a decine di eV. Gli atomi sputterati se la pressione è sufficientemente bassa possono andare in maniera in linea retta dal target urtando il substrato o la camera da vuoto, causando eventualmente resputtering. Notiamo che gli ioni sono minoritari rispetto agli atomi neutri, infatti tipicamente sono ionizzati solo una piccola frazione degli atomi dell'ordine dell'0.01%. A pressioni maggiori gli atomi collidono con gli atomi del gas che agiscono come un moderatore e si muovono in maniera diffusiva, raggiungendo il substrato o la camera da vuoto e condensandosi dopo avere fatto un [[w:Passeggiata_aleatoria|cammino stocastico]]. Cambiando la pressione, durante il processo, si può andare da urti balistici di alta energia a moto termalizzato di bassa energia. Il gas utilizzato nello sputtering è in genere un gas inerte come l'[[w:Argon|Argon]]. Per un trasferimento efficente della quantità di moto, il peso atomico del gas utilizzato dovrebbe essere simile al peso atomico del materiale del target, quindi per depositare mediante sputtering materiali leggeri è preferibile il [[w:Neon|Neon]], mentre per materiali pesanti possono essere usati il [[w:Krypton|Krypton]] o lo [[w:Xenon|Xenon]]. In pratica, per motivi economici, viene comunemente usato l'Argon, che è di gran lunga più economico rispetto agli altri gas nobili.
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