La deposizione fisica da vapore (PVD) è un processo utilizzato per creare film sottili trasferendo un materiale target su un substrato. Il trasferimento è ottenuto attraverso mezzi puramente fisici a differenza della deposizione chimica da vapore, che utilizza reazioni chimiche per creare i film sottili. Semiconduttori, chip per computer, compact disc (CD) e dischi video digitali (DVD) vengono generalmente creati da questo processo.
Esistono tre tipi principali di deposizione fisica da vapore: evaporazione, sputtering e colata. Le tecniche di evaporazione iniziano posizionando il materiale target in una camera a vuoto, che riduce la pressione e aumenta la velocità di evaporazione. Il materiale viene quindi riscaldato all’ebollizione e le particelle gassose del materiale bersaglio si condensano sulle superfici della camera, compreso il substrato.
I due principali metodi di riscaldamento per la deposizione fisica da vapore per evaporazione sono il riscaldamento a fascio di elettroni e il riscaldamento resistivo. Durante il riscaldamento del fascio di elettroni, un fascio di elettroni viene diretto verso un’area specifica del materiale bersaglio, provocando il riscaldamento e l’evaporazione di quell’area. Questo metodo è utile per controllare le aree specifiche del bersaglio che devono essere evaporate. Durante il riscaldamento resistivo, il materiale target viene posto in un contenitore, solitamente di tungsteno, e il contenitore viene riscaldato con un’elevata corrente elettrica. Il metodo di riscaldamento utilizzato durante l’evaporazione della deposizione fisica da vapore varia a seconda della natura del materiale bersaglio.
Anche i processi di sputtering iniziano con il materiale target in una camera a vuoto, ma il target viene frantumato da ioni di gas plasma piuttosto che da evaporazione o ebollizione. Durante il processo, una corrente passa attraverso un plasma di gas, causando la formazione di cationi positivi. Questi cationi bombardano il materiale bersaglio e allontanano le piccole particelle che viaggiano attraverso la camera e si depositano sul substrato.
Come l’evaporazione, le tecniche di sputtering variano a seconda del materiale di destinazione. Alcuni utilizzeranno fonti di alimentazione a corrente continua (DC), mentre altri utilizzeranno fonti di alimentazione a radiofrequenza (RF). Alcuni sistemi di sputtering impiegano anche magneti per dirigere il movimento degli ioni, mentre altri avranno un meccanismo per ruotare il materiale bersaglio.
La colata è un altro metodo principale di deposizione fisica da vapore ed è più comunemente usato per
polimero
materiali target e per la fotolitografia. Durante questo processo, il materiale target viene sciolto in a
solvente
per formare un liquido che viene spruzzato o centrifugato sul substrato. La filatura comporta la diffusione del liquido sul substrato piatto, che viene quindi filato fino a formare uno strato uniforme. Una volta che il solvente evapora, il film sottile è completo.