A pulverização catódica reactiva é uma técnica especializada no domínio da deposição física de vapor (PVD).
Envolve a deposição de películas finas em que o material alvo reage quimicamente com um gás reativo para formar uma película composta num substrato.
Este processo é particularmente útil para a criação de películas finas de compostos, que são normalmente mais difíceis de produzir de forma eficiente utilizando os métodos tradicionais de pulverização catódica.
Qual é o princípio da pulverização catódica reactiva? (4 pontos-chave explicados)
1. Visão geral do processo
Na pulverização reactiva, um material alvo (por exemplo, silício) é pulverizado numa câmara que contém um gás reativo (por exemplo, oxigénio ou azoto).
As partículas pulverizadas reagem com este gás para formar compostos como óxidos ou nitretos, que são depois depositados num substrato.
Este processo é diferente da pulverização catódica normal, em que é utilizado um gás inerte, como o árgon, e o material alvo é depositado sem sofrer quaisquer alterações químicas.
2. Taxas de deposição melhoradas
A introdução de um gás reativo acelera significativamente a formação de películas finas compostas.
Na pulverização catódica tradicional, a formação de películas compostas é mais lenta porque os elementos têm de se ligar depois de serem depositados.
Ao facilitar esta ligação no processo de pulverização catódica, a pulverização catódica reactiva acelera a taxa de deposição, tornando-a mais eficiente na produção de películas compostas.
3. Controlo e configuração
A composição da película depositada pode ser controlada com precisão através do ajuste das pressões relativas dos gases inertes e reactivos.
Este controlo é crucial para otimizar as propriedades funcionais da película, como a tensão em SiNx ou o índice de refração em SiOx.
Os sistemas de pulverização catódica para deposição de películas finas podem ser configurados com várias opções, incluindo estações de pré-aquecimento do substrato, capacidade de gravação por pulverização catódica ou de fonte de iões para limpeza in situ e capacidade de polarização do substrato, para melhorar a qualidade e a eficiência do processo de deposição.
4. Desafios e modelos
Os processos de pulverização catódica reactiva apresentam frequentemente um comportamento do tipo histerese, o que complica o controlo do processo de deposição.
A gestão correta de parâmetros como a pressão parcial dos gases é essencial.
Foram desenvolvidos modelos como o Modelo de Berg para prever e gerir o impacto da adição de gás reativo ao processo de pulverização catódica, ajudando a otimizar as taxas de deposição e a qualidade das películas.
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