2. Sputtering (e bombardamento con cariche)
Particelle cariche (ioni o elettroni) vengono accelerati verso la superficie di un target
solido --> desorbimento (via numerosi processi) --> vaporizzazione (non solo
elementare)
Punti di forza principali:
- efficienza anche con materiali “refrattari”, es. ceramiche ed alcuni metalli con alta Tvap
- alti rate di crescita (fino a diversi μm/h)
3. Magnetron sputtering
Campi magnetici aumentano la
ionizzazione dovuta alle collisioni
Principali svantaggi dello sputtering:
- presenza di gas ambiente (per il plasma) --> scarsa purezza
- possibilità backscattering --> danneggiamento del film
- scarsa efficacia di atomizzazione --> scarso controllo della crescita
5. Ablazione e deposizione laser impulsata (PLAD)
Interazione fascio laser impulsato/bulk solido
--> ablazione (vaporizzazione) localizzata del
materiale
Processo impulsato e tempi caratteristici
6. Principali laser a eccimeri usati per PLD
Laser medium ArF KrF XeCl XeF
Wavelength (nm) 193 nm 248 nm 308 nm 351 nm
Pulse energy (mJ) 400 600 400 320
Average power (W) 10 16 11 8
Gas lifetime (106 pilse) 0.4 1 10 2
Laser tipici nell’UV:
- eccimeri (XeCl 308nm, KrF 248nm, ArF 193nm,…)
- Nd-YAG 1064 nm (III o IV armonica nell’UV)
- impulsi: ~ 10 ns (ma anche sub-ns)
- fluenza: 1-5 J/cm2 (cioè centinaia di MW/cm2 )
7. Peculiarità PLAD
Ulteriori vantaggi PLAD:
- elevato tasso di ablazione per laser shot
- elevata energia cinetica particelle ablate Energia trasferita dal laser al target
- elevata direzionalità
- possibilità reazioni collisionali (gas ambiente)
Formazione plasma
Reattività
Molta energia trasferita al film in crescita
8. Limiti PLAD
PLAD diffusa in ambito di laboratorio per film di materiali “difficili” (es. ceramiche
supercoduttrici, ferroelettriche, ferromagnetiche, ossidi,...)
Può essere usata anche per formare nanoparticelle (CNT, Si-nanocrystals,…)
Alcuni svantaggi PLAD:
- Ricoprimento di superfici piccole (~ cm2)
- scarsa omogeneità superficiale e
formazione di droplets
-difficile diffusione industriale
- scarsa resa complessiva
9. Tecniche chimiche: Chemical Vapor Deposition (CVD)
Nella CVD un gas precursore del materiale depositato viene immesso nel reattore.
Quando le molecole vengono in contatto con la superficie, si decompongono e
alcuni dei reagenti aderiscono alla superficie.
10. CVD isè la crescita di film da fase vapore/gas via reazioni chimiche nel gas e sul
substrato:
e.g. SiH4(g) →Si(s) + 2H2(g)
La CVD è il metodo di deposizione più usato nella manifattura di IC
13. Atomic Layer Deposition
1-2. Viene introdotto nella camera ZrCl4 gassoso. Aderisce alla superficie, ma ha la
proprietà di non aderire a se stesso. Quindi il processo si arresta quando è cresciuto
un intero strato.
2.b. Il gas (ZrCl4) in eccesso viene rimosso dalla camera.
3-4. Viene introdotto nella camera H2O gassoso. L’O reagisce con il Zr, formando ZrO2
mentre il rimanente H e Cl rimangono nel gas. Ulteriore ossigeno non può aderire
sull’ossigeno. Quindi si ottiene un perfetto monostrato di ZrO2.
4.b. I gas rimanenti (H, Cl e H2O in eccesso) vengono pompati via.
5. Si ritorna al punto 1, o si termina il processo.
