Mis on reaktiivne pihustamine?

Reaktiivne pihustamine on plasmapihustamise protsessi variatsioon, mida kasutatakse õhukese kile kandmiseks substraadimaterjalile. Selle protsessi käigus lastakse sihtmaterjal, nagu alumiinium või kuld, positiivselt laetud reaktiivgaasist valmistatud atmosfääriga kambrisse. See gaas moodustab keemilise sideme sihtmaterjaliga ja sadestub substraadi materjalile ühendina.

Kui tavaline plasmapihustamine toimub vaakumkambris, mille atmosfäär on tühi, siis reaktiivne pihustamine toimub vaakumkambris, mille madala rõhuga atmosfäär koosneb reaktiivgaasist. Masina spetsiaalsed pumbad eemaldavad normaalse atmosfääri, mis koosneb muude mikroelementide hulgas süsinikust, hapnikust ja lämmastikust, ning täidavad kambri gaasiga, näiteks argooni, hapniku või lämmastikuga. Reaktiivse pihustamise protsessis oleval reaktiivsel gaasil on positiivne laeng.

Sihtmaterjal, nagu titaan või alumiinium, lastakse seejärel kambrisse, samuti gaasi kujul, ja puutub kokku suure intensiivsusega magnetväljaga. See väli muudab sihtmaterjali negatiivseks iooniks. Negatiivse laenguga sihtmaterjal tõmbab positiivselt laetud reaktiivse materjali külge ja kaks elementi seostuvad enne substraadile settimist. Sel viisil saab valmistada õhukesi kilesid sellistest ühenditest nagu titaannitriid (TiN) või alumiiniumoksiid (Al2O3).

Reaktiivne pihustamine suurendab oluliselt kiirust, millega ühendist saab valmistada õhukese kile. Kui ühest elemendist õhukese kile loomiseks sobib traditsiooniline plasmapihustamine, siis liitkilede moodustumine võtab kaua aega. Kemikaalide sidumine õhukese kileprotsessi osana aitab kiirendada nende substraadile settimist.

Reaktiivses pihustuskambris olevat rõhku tuleb hoolikalt juhtida, et õhukese kile kasv oleks maksimaalne. Madala rõhu korral võtab kile moodustumine kaua aega. Kõrge rõhu korral võib reaktiivne gaas “mürgitada” sihtpinda, mis on siis, kui sihtmaterjal saab oma negatiivse laengu. See mitte ainult ei vähenda alloleval substraadil oleva õhukese kile kasvukiirust, vaid suurendab ka mürgistuse kiirust; mida vähem on negatiivseid osakesi, seda vähem keemilisi sidemeid võivad nad moodustada positiivselt laetud reaktiivgaasiga ja seega, seda rohkem on reaktiivset gaasi sihtpinna mürgitamiseks. Süsteemi rõhu jälgimine ja reguleerimine aitab seda mürgitust ära hoida ja võimaldab õhukesel kilel kiiresti kasvada.