En el sputtering, los gases se utilizan principalmente para facilitar la deposición de películas finas sobre un sustrato. La elección del gas depende de las propiedades deseadas del material y del tipo de material objetivo. Los gases inertes como el argón, el neón, el criptón y el xenón se utilizan habitualmente debido a su naturaleza no reactiva, mientras que los gases reactivos como el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono, el acetileno y el metano se emplean para depositar compuestos específicos como óxidos, nitruros y carburos.
Gases inertes:
- Argón (Ar): El argón es el gas más utilizado en sputtering debido a su alta velocidad de sputtering, naturaleza inerte, bajo precio y disponibilidad en alta pureza. Es adecuado para una amplia gama de aplicaciones y materiales.
- Neón (Ne): Se prefiere el neón para la pulverización catódica de elementos ligeros porque su peso atómico coincide estrechamente con el de estos elementos, lo que garantiza una transferencia eficaz del momento.
- Criptón (Kr) y Xenón (Xe): Estos gases se utilizan para la pulverización catódica de elementos pesados. Su mayor peso atómico en comparación con el argón proporciona una mayor eficiencia en la transferencia de momento, lo que es crucial para el sputtering eficaz de materiales objetivo más pesados.
Gases reactivos:
- Oxígeno (O2): Se utiliza para depositar películas de óxido como óxido de aluminio (Al2O3), dióxido de silicio (SiO2), dióxido de titanio (TiO2) y otros. El oxígeno reacciona con el material objetivo para formar el óxido deseado sobre el sustrato.
- Nitrógeno (N2): Ayuda a la deposición de películas de nitruro como el nitruro de titanio (TiN), el nitruro de circonio (ZrN) y otros. El nitrógeno reacciona con el material objetivo para formar nitruros.
- Dióxido de carbono (CO2): Se utiliza para depositar revestimientos de óxido, en los que el dióxido de carbono reacciona con el material objetivo para formar óxidos.
- Acetileno (C2H2) y metano (CH4): Estos gases se utilizan para la deposición de películas de metal-DLC (carbono tipo diamante), carburo hidrogenado y carbo-nitruro. Reaccionan con el material objetivo para formar estos compuestos complejos.
Combinación de gases:
En muchos procesos de sputtering se utiliza una combinación de gases inertes y reactivos. Por ejemplo, a menudo se utiliza argón junto con oxígeno o nitrógeno para controlar las reacciones químicas que se producen durante el sputtering. Esto permite un control preciso de la composición y las propiedades de las películas depositadas.Control del proceso:
La elección del gas y su presión en la cámara de sputtering afecta significativamente a la energía y la distribución de las partículas que impactan en el blanco, influyendo en la velocidad y la calidad de la deposición de la película. Los expertos pueden ajustar con precisión estos parámetros para conseguir la microestructura y las propiedades deseadas de la película.
