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En el sputtering, el cátodo es el blanco.Esto se debe a que el blanco está conectado a un potencial negativo (cátodo) en el sistema de sputtering, mientras que el sustrato actúa como electrodo positivo (ánodo).Cuando se aplica un alto voltaje, el gas inerte (normalmente argón) de la cámara se ioniza, creando un plasma.Los iones de argón cargados positivamente se aceleran hacia el blanco cargado negativamente (cátodo), bombardeándolo y expulsando átomos de la superficie del blanco.Estos átomos expulsados se depositan sobre el sustrato, formando una fina película.Este proceso es fundamental tanto para el sputtering magnetrónico como para el sputtering de corriente continua, en los que la función del cátodo es decisiva para la deposición de materiales.

Explicación de los puntos clave:

1. El cátodo:

   • En el sputtering, el cátodo se conecta a un potencial negativo, lo que lo convierte en el cátodo del sistema.
   • El sustrato, por su parte, actúa como electrodo positivo (ánodo).
   • Esta configuración crea un campo eléctrico que acelera los iones cargados positivamente hacia el objetivo.

2. Función del gas inerte:

   • Se introduce un gas inerte, normalmente argón, en la cámara de vacío.
   • El gas es ionizado por la alta tensión aplicada entre el blanco (cátodo) y el sustrato (ánodo), creando un plasma.
   • El plasma está formado por iones de argón cargados positivamente y electrones libres.

3. Mecanismo de pulverización catódica:

   • Los iones de argón cargados positivamente se aceleran hacia el blanco cargado negativamente (cátodo).
   • Cuando estos iones de alta energía chocan contra el blanco, expulsan átomos de su superficie mediante un proceso denominado pulverización catódica.
   • A continuación, los átomos expulsados viajan a través de la cámara de vacío y se depositan sobre el sustrato, formando una fina película.

4. Pulverización catódica por magnetrón:

   • En el sputtering por magnetrón, se coloca un magnetrón cerca del blanco para mejorar el proceso de sputtering.
   • El campo magnético confina el plasma cerca de la superficie del blanco, aumentando la ionización del gas inerte y mejorando la eficacia del sputtering.
   • El resultado es una mayor velocidad de deposición y una mejor calidad de la película.

5. Sputtering DC:

   • En el sputtering DC, se utiliza un campo de corriente continua (DC) para generar el plasma.
   • El blanco (cátodo) se encuentra a un potencial negativo de varios cientos de voltios, mientras que el sustrato actúa como electrodo positivo.
   • Este método es especialmente eficaz con blancos metálicos, pero no tanto con materiales no conductores, que pueden cargarse positivamente y repeler los iones de argón.

6. Material y forma del blanco:

   • El blanco es una pieza sólida del material que se va a depositar, como oro u otros metales.
   • Suele tener forma plana o cilíndrica y debe ser lo suficientemente grande para evitar la pulverización no intencionada de otros componentes, como cojinetes metálicos.
   • La superficie del cátodo es siempre mayor que el área real de pulverización catódica, y los cátodos usados suelen mostrar ranuras o "pistas de rodadura" más profundas en las que ha predominado la pulverización catódica.

7. Aplicaciones en la fabricación de semiconductores:

   • Los cátodos para sputtering se utilizan ampliamente en la fabricación de semiconductores para depositar películas finas de aleaciones metálicas sobre sustratos.
   • Los cátodos deben garantizar la pureza química y la uniformidad metalúrgica para cumplir los estrictos requisitos de la producción de semiconductores.

En resumen, el cátodo del sputtering desempeña un papel crucial en el proceso de deposición, ya que proporciona el material que se expulsa y deposita sobre el sustrato.La interacción entre el blanco (cátodo), el sustrato (ánodo) y el plasma creado por el gas inerte es fundamental para el proceso de sputtering, permitiendo la creación de películas finas de alta calidad para diversas aplicaciones, incluida la fabricación de semiconductores.

Tabla resumen:

Aspecto clave	Detalles
Blanco como cátodo	Conectado a un potencial negativo, atrae iones de argón para la pulverización catódica.
Papel del gas inerte	El argón se ioniza para crear plasma, esencial para el proceso de sputtering.
Mecanismo de pulverización catódica	Los iones de argón bombardean el objetivo, expulsando átomos que se depositan en el sustrato.
Pulverización catódica con magnetrón	El campo magnético aumenta el confinamiento del plasma, mejorando la eficacia de la deposición.
Sputtering DC	La corriente continua genera plasma, ideal para cátodos metálicos.
Material y forma del objeto	Normalmente plano o cilíndrico, hecho de materiales como oro u otros metales.
Aplicaciones	Ampliamente utilizados en la fabricación de semiconductores para películas finas de alta calidad.

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