A pulverização catódica CA, especificamente a pulverização catódica magnetrónica planar CA, envolve a utilização de uma fonte de alimentação de corrente alternada (CA) em vez de uma fonte de alimentação de corrente contínua (CC). Essa mudança no tipo de fonte de alimentação introduz várias diferenças e vantagens importantes no processo de pulverização.
Resumo da pulverização catódica AC:
A pulverização catódica AC substitui a tradicional fonte de alimentação DC por uma fonte de alimentação AC de média frequência. Essa alteração muda o potencial do alvo de uma tensão negativa constante para uma tensão de pulso alternada. Esta modificação ajuda a eliminar fenómenos de descarga anormais e aumenta a densidade do plasma perto do substrato sem necessidade de medidas de arrefecimento adicionais para o alvo.
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Explicação pormenorizada:
- Alteração da fonte de alimentação:
- Na pulverização catódica CA, a fonte de alimentação CC utilizada na pulverização catódica magnetrónica plana tradicional é substituída por uma fonte de alimentação CA. Esta mudança é fundamental, pois altera a forma como o alvo interage com o plasma.
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O potencial do alvo na pulverização catódica CA não é uma tensão negativa constante como na pulverização catódica CC, mas sim uma série de impulsos positivos e negativos alternados. Este potencial dinâmico ajuda a gerir o ambiente de plasma de forma mais eficaz.
- Eliminação de descargas anómalas:
- A natureza alternada da tensão aplicada ao alvo ajuda a reduzir ou a eliminar fenómenos de descarga anormais. Isto é crucial para manter um processo de pulverização estável e eficiente.
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As descargas anormais podem perturbar a uniformidade e a qualidade do processo de deposição, e a sua redução ou eliminação através da pulverização catódica em corrente alternada aumenta a fiabilidade global do processo.
- Densidade de plasma melhorada:
- A utilização de energia CA também leva a um aumento da densidade do plasma perto do substrato. Isto é benéfico, uma vez que uma maior densidade de plasma pode aumentar a taxa de bombardeamento de iões no alvo, conduzindo a uma maior taxa de deposição.
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Este aumento ocorre sem a necessidade de medidas de arrefecimento adicionais para o alvo, uma vez que a potência média aplicada à superfície do alvo permanece constante.
- Vantagens da pulverização catódica AC:
- A pulverização catódica CA pode pulverizar eficazmente materiais como alvos ZAO (óxido de zinco dopado com alumínio) e outros alvos semicondutores. É menos prejudicial para os operadores em comparação com a pulverização por radiofrequência (RF).
- Pode estabilizar o processo de deposição, eliminando o problema do envenenamento do material alvo que pode ocorrer na pulverização catódica por reação de películas compostas.
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Os parâmetros do processo de pulverização catódica são facilmente controláveis e a espessura da película pode ser mais uniforme.
- Efeitos do campo magnético:
A presença de um campo magnético na pulverização catódica planar por magnetrão em corrente alternada ajuda a concentrar os electrões, aumentando assim a densidade eletrónica. Este aumento da densidade de electrões melhora a ionização do árgon, conduzindo a uma taxa mais elevada de iões de árgon que bombardeiam o alvo, aumentando a taxa de deposição.
Em conclusão, a pulverização catódica CA, particularmente no contexto da pulverização catódica magnetrónica planar, oferece melhorias significativas em relação à pulverização catódica CC tradicional, aumentando a estabilidade do processo, a eficiência e a capacidade de lidar com uma variedade de materiais alvo.
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