La pulvérisation réactive est une technique spécialisée dans la catégorie plus large de la pulvérisation plasma, conçue pour déposer des couches minces de matériaux composés sur un substrat. Contrairement à la pulvérisation standard, qui utilise un gaz inerte pour éjecter les atomes d'un matériau cible directement sur un substrat, la pulvérisation réactive introduit un gaz réactif dans la chambre de pulvérisation. Ce gaz réactif réagit chimiquement avec les atomes éjectés du matériau cible, formant un nouveau composé qui est ensuite déposé sur le substrat.
Mécanisme de la pulvérisation réactive :
Dans la pulvérisation réactive, le matériau cible, généralement un métal ou un semi-conducteur, est placé dans une chambre à vide. La chambre est remplie d'une atmosphère à basse pression d'un gaz réactif, tel que l'oxygène ou l'azote, au lieu d'être complètement évacuée comme dans le cas de la pulvérisation cathodique standard. Le gaz réactif est ionisé et devient chargé positivement. Lorsqu'une haute tension est appliquée, les ions de gaz chargés positivement entrent en collision avec le matériau cible, ce qui provoque l'éjection d'atomes de la cible. Ces atomes éjectés réagissent ensuite avec le gaz réactif dans la chambre pour former un composé qui est ensuite déposé sur le substrat.Réactions chimiques et contrôle :
La réaction chimique entre les atomes pulvérisés et le gaz réactif est cruciale pour la formation du film de composé souhaité. Par exemple, si le silicium est le matériau cible et l'oxygène le gaz réactif, la réaction forme de l'oxyde de silicium, qui est ensuite déposé. La composition et les propriétés du film déposé, telles que sa stœchiométrie, sa tension et son indice de réfraction, peuvent être contrôlées en ajustant les pressions relatives des gaz inertes et réactifs. Ce contrôle est essentiel pour optimiser les propriétés fonctionnelles du film mince.
Défis et paramètres de contrôle :
La pulvérisation réactive se caractérise par un comportement semblable à l'hystérésis, ce qui rend difficile la recherche des conditions de fonctionnement idéales. Le procédé nécessite un contrôle minutieux de plusieurs paramètres, notamment les pressions partielles des gaz inertes et réactifs, les débits et la vitesse d'érosion de la cible. Des modèles tels que le modèle Berg permettent d'estimer l'impact de l'ajout du gaz réactif et d'optimiser le processus de dépôt.
Applications et configuration du système :
