La pulvérisation cathodique réactive est une variante du procédé de pulvérisation cathodique utilisé pour déposer un film mince sur un matériau de substrat. Dans ce processus, un matériau cible, tel que l’aluminium ou l’or, est libéré dans une chambre avec une atmosphère constituée d’un gaz réactif chargé positivement. Ce gaz forme une liaison chimique avec le matériau cible et se dépose sur un matériau de substrat sous forme de composé.
Alors que la pulvérisation au plasma normale a lieu dans une chambre à vide dépourvue d’atmosphère, la pulvérisation réactive a lieu dans une chambre à vide avec une atmosphère à basse pression constituée d’un gaz réactif. Des pompes spéciales sur la machine éliminent l’atmosphère normale, composée de carbone, d’oxygène et d’azote, entre autres oligo-éléments, et remplissent la chambre d’un gaz, tel que l’argon, l’oxygène ou l’azote. Le gaz réactif dans le processus de pulvérisation cathodique réactive a une charge positive.
Le matériau cible, tel que le titane ou l’aluminium, est ensuite libéré dans la chambre, également sous forme de gaz, et exposé à un champ magnétique de haute intensité. Ce champ transforme le matériau cible en un ion négatif. Le matériau cible chargé négativement est attiré par le matériau réactif chargé positivement, et les deux éléments se lient avant de se déposer sur le substrat. De cette façon, des films minces peuvent être constitués de composés tels que le nitrure de titane (TiN) ou l’oxyde d’aluminium (Al2O3).
La pulvérisation cathodique réactive augmente considérablement la vitesse à laquelle un film mince peut être fabriqué à partir d’un composé. Alors que la pulvérisation au plasma traditionnelle est appropriée lors de la création d’un film mince à partir d’un seul élément, les films composés prennent beaucoup de temps à se former. Forcer les produits chimiques à se lier dans le cadre du processus de film mince permet d’accélérer la vitesse à laquelle ils se déposent sur le substrat.
La pression à l’intérieur de la chambre de pulvérisation réactive doit être soigneusement gérée afin de maximiser la croissance du film mince. À basse pression, le film met beaucoup de temps à se former. À haute pression, le gaz réactif peut empoisonner la surface cible, c’est-à-dire lorsque le matériau cible reçoit sa charge négative. Cela diminue non seulement la vitesse de croissance du film mince sur le substrat en dessous, mais augmente également la vitesse d’empoisonnement ; moins il y a de particules négatives, moins elles peuvent former de liaisons chimiques avec le gaz réactif chargé positivement et ainsi, plus il y a de gaz réactif pour empoisonner la surface cible. La surveillance et l’ajustement de la pression dans le système aident à prévenir cet empoisonnement et permettent au film mince de croître rapidement.