反応性スパッタリングは、物理蒸着（PVD）分野の特殊技術である。
反応性スパッタリングでは、化学量論と構造が制御された薄膜が成膜される。
純粋なターゲット材料とアルゴンなどの不活性ガスを使用する標準的なスパッタリングとは異なり、反応性スパッタリングでは酸素や窒素などの反応性ガスをスパッタリングチャンバーに導入する。
この反応性ガスはターゲットからスパッタされた粒子と化学反応し、基板上に酸化物や窒化物などの化合物膜を形成することができる。
反応性スパッタリングの目的を理解するための5つのポイント
1.反応性ガスの導入
反応性スパッタリングにおいて、標準的なスパッタリングと大きく異なる点は、スパッタチャンバー内に反応性ガス（酸素や窒素など）を導入することである。
このガスはターゲット材料からスパッタされた粒子と相互作用し、酸化物や窒化物などの新しい化合物の形成につながる。
2.化学反応と膜形成
スパッタされた粒子は反応性ガスと化学反応を起こし、基板上に目的の化合物膜を成膜するのに重要な役割を果たす。
このプロセスは、半導体デバイスや光学コーティングの製造など、特定の化学組成を必要とする用途に不可欠である。
3.制御と最適化
蒸着膜の組成は、不活性ガスと反応性ガスの相対圧力を調整することにより、精密に制御することができる。
この制御は、窒化ケイ素（SiNx）の応力や酸化ケイ素（SiOx）の屈折率など、膜の機能特性を最適化するために不可欠です。
4.課題とモデル
反応性スパッタプロセスはしばしばヒステリシスに似た挙動を示すため、ガス圧や流量などのパラメーターを注意深く制御する必要がある。
Bergモデルのようなモデルは、反応性ガス添加がスパッタリングプロセスに及ぼす影響の理解と予測に役立ち、成膜速度と膜特性の最適化に役立つ。
5.応用例
反応性スパッタリングは、特定の特性を持つ化合物薄膜を成膜できることから、さまざまな産業で広く利用されている。
特に、薄膜抵抗器、半導体、誘電体の製造では、膜の組成と特性を正確に制御することが重要であるため、よく使用されている。
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