¿Qué es el sputtering magnetrónico?

2024-04-03

La pulverización catódica por magnetrón es un método de uso común.PVDLas técnicas de preparación de películas finas, que utilizan los principios del bombardeo iónico y la pulverización catódica, se consiguen aplicando campos eléctricos y magnéticos estáticos de alta frecuencia en un entorno de vacío. En este proceso, el material se fabrica en forma de blanco, que se monta dentro de una cámara de vacío. Al aplicar el campo eléctrico, se forma un plasma en la superficie del blanco, mientras que el campo magnético estático dirige los iones del plasma a la superficie del blanco para bombardearla. La superficie bombardeada del blanco libera átomos o moléculas que se depositan a gran velocidad sobre la superficie del sustrato para formar una fina película.

Principio del sputtering por magnetrón

El recubrimiento por pulverización catódica es el proceso de pulverización catódica por bombardeo de partículas del material objetivo, que dispara átomos o iones al sustrato y los deposita sobre el sustrato para formar una capa de película. Magnetrón pulverización catódica se encuentra en la descarga bipolar resplandor cuando el campo magnético adicional, los electrones son acelerados por el campo eléctrico al mismo tiempo por el campo magnético obligado, era un movimiento pendular, la mejora de la frecuencia de colisión de electrones y partículas de destino y los iones de gas de trabajo, el grado de ionización del gas de trabajo aumenta, la presión del gas de trabajo se reduce, y los iones de gas de trabajo son acelerados por el campo eléctrico, el impacto de la meta y la liberación de energía a la meta para apuntar átomos o iones disparados fuera del material objetivo, la capa de película se deposita sobre la superficie del sustrato. Se deposita una capa de película sobre la superficie.

Clasificación del sputtering magnetrónico

Clasificación según la configuración del campo magnético

Planar Magnetron Sputtering (PMS)

Configuración convencional de sputtering por magnetrón con campo magnético paralelo a la superficie del blanco.
Adecuado para la deposición uniforme en grandes superficies.

Pulverización catódica por magnetrón con blanco rotatorio (RMS)

El objetivo gira en forma cilíndrica para prolongar su vida útil.
Ideal para la deposición de películas que requieren grandes superficies y una gran uniformidad.

Sputtering magnetrónico de doble blanco (DMS)

Se utilizan dos blancos controlados magnéticamente para minimizar la acumulación de carga superficial en el blanco durante el proceso de descarga.
Mejora la eficacia del sputtering y la uniformidad de la película y es adecuado para la preparación de películas eléctricamente aislantes.

Clasificación por gas de proceso

Sputtering por magnetrón de corriente continua (DC Magnetron Sputtering)

Pulverización catódica con una fuente de alimentación de CC, adecuada para cátodos conductores.
El proceso es sencillo y adecuado para la deposición de películas metálicas finas.

Pulverización catódica por magnetrón de radiofrecuencia (RFMS)

Sputtering con fuentes de alimentación de RF para blancos conductores y no conductores.
Adecuado para la preparación de películas aislantes como óxidos y nitruros.

Clasificación por ambiente deposicional

Pulverización catódica por magnetrón reactivo (RMS)

Los gases de reacción (por ejemplo, oxígeno, nitrógeno) se añaden al gas argón, que reacciona químicamente con el material objetivo para formar una película compuesta.
Adecuado para la preparación de películas de óxido, nitruro y otras películas funcionales.

Sputtering de magnetrón no reactivo (NRMS)

Pulverización catódica que utiliza únicamente gases inertes (por ejemplo, argón) para depositar películas finas de metales puros o aleaciones.
Adecuado para la preparación de películas metálicas finas.

Clasificación por características del proceso

Pulverización catódica por magnetrón pulsado (PMS)

La descarga controlada mediante una fuente de alimentación pulsada mejora la estabilidad del sputtering y la calidad de la película.
Adecuado para reducir la contaminación por partículas y mejorar la densidad de la película.

Pulverización catódica por magnetrón de alta potencia (HiPIMS)

Mejora significativa de la tasa de ionización por pulverización catódica y de la calidad de la película utilizando pulsos cortos de alta potencia.
Adecuado para la preparación de películas de alta densidad y con pocos defectos.

Clasificación por ámbito de aplicación

Sputtering de magnetrón decorativo (DMS)

Se utiliza en la preparación de revestimientos decorativos para superficies como carcasas de teléfonos móviles, relojes y monturas de gafas.
Se utilizan principalmente blancos metálicos o de aleación, centrándose en el color y el aspecto del revestimiento.

Pulverización catódica por magnetrón funcional (FMS)

Se utiliza para preparar películas finas con funciones específicas, como revestimientos ópticos, revestimientos protectores y películas conductoras.
Se centra en las propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas de la película.

Ventajas del sputtering por magnetrón

Altamente controlable: control preciso de la composición, la estructura y el grosor de la película.
Buen respeto del medio ambiente: el uso de gases inertes produce menos residuos.
Proceso a baja temperatura: adecuado para sustratos sensibles a la temperatura para evitar daños por altas temperaturas.
Alta tasa de deposición: mayor densidad de plasma para mejorar la eficiencia del sputtering del blanco.
Baja contaminación por partículas: Reduce la cantidad de partículas generadas durante el proceso de reacción y mejora la pureza de la película.
Aplicable a una amplia gama de materiales: Aplicable a una amplia gama de objetivos como metales, aleaciones y compuestos.
Adecuado para películas multicapa: Es posible el depósito de estructuras multicapa o películas compuestas.
Gran estabilidad y reproducibilidad: estabilidad del proceso, apto para la producción en serie.
Buena uniformidad de la película y alta densificación: película densa con fuerte adherencia y espesor uniforme.

Materiales comunes para sputtering

Aluminio (Al), cobre (Cu), titanio (Ti), wolframio (W), níquel (Ni), plata (Ag), oro (Au), óxido de indio y estaño (ITO), óxido de zinc (ZnO), óxido de titanio (TiO2), óxido de aluminio (Al2O3), nitruro de silicio (Si3N4), nitruro de titanio (TiN), nitruro de aluminio (AlN), carburo de silicio (SiC), carburo de titanio (TiC), cátodos multicapa de titanio y nitruro de titanio (Ti/TiN), etc. Cátodos multicapa de nitruro de titanio (Ti/TiN), etc.

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