El sputtering por magnetrón es una técnica de deposición de películas finas. Utiliza un campo magnético para aumentar la eficacia de la generación de plasma. Esto permite depositar materiales sobre un sustrato a gran velocidad y con pocos daños. El proceso consiste en expulsar material de un blanco sobre la superficie de un sustrato, como una oblea de silicio. Para ello se utiliza una combinación de un campo magnético y un cátodo cargado negativamente para atrapar electrones cerca del material objetivo.
4 pasos clave para entender el proceso
1. Configuración de la cámara de vacío
El proceso comienza en una cámara de vacío. La presión se reduce para eliminar posibles contaminantes y reducir la presión parcial de los gases de fondo. Este entorno de alto vacío es crucial para los pasos posteriores.
2. Introducción del gas de pulverización catódica
Una vez alcanzada la presión de base, se introduce en la cámara un gas de pulverización catódica, normalmente argón. La presión se mantiene en un rango específico (mili Torr) utilizando un sistema de control de presión.
3. 3. Generación de plasma
Se aplica un alto voltaje entre el cátodo (el material objetivo) y el ánodo. Esto inicia la generación de plasma. El plasma consiste en iones de alta energía y electrones libres.
4. Aplicación del campo magnético
La clave del sputtering magnetrónico es la aplicación de un campo magnético. Los imanes colocados detrás del material objetivo crean un campo magnético que influye en los electrones libres del plasma. Estos electrones giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético cerca del blanco, aumentando su tiempo de permanencia en el plasma.
5. Ionización y pulverización catódica
Los electrones atrapados colisionan con los átomos de argón, ionizándolos. Estos átomos de argón ionizados (iones) son entonces acelerados por el campo eléctrico hacia el material objetivo. Colisionan y expulsan (sputter) partículas del blanco.
6. 6. Deposición sobre el sustrato
Las partículas expulsadas se desplazan y condensan en la superficie del sustrato, formando una fina película. Este proceso se controla para garantizar un recubrimiento uniforme y liso.
Ventajas del sputtering por magnetrón
- Alta eficacia: El campo magnético aumenta la probabilidad de colisiones entre electrones y átomos de gas, mejorando la tasa de ionización y, por tanto, la eficacia del proceso de sputtering.
- Baja temperatura: En comparación con otros métodos de deposición como la evaporación por arco catódico, el sputtering magnetrónico funciona a temperaturas más bajas, lo que resulta beneficioso para sustratos sensibles.
- Mayor rendimiento del revestimiento: Técnicas como el sputtering por magnetrón mejorado con plasma mejoran aún más el rendimiento de los recubrimientos al aumentar la densidad del plasma.
Este método se utiliza ampliamente en diversas industrias debido a su capacidad para depositar una amplia gama de materiales con gran precisión y un daño mínimo al sustrato.
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