El “sputtering” consiste en bombardear una superficie sólida con iones de un gas o un plasma para desplazar sus átomos, permitiendo tanto depositar películas delgadas como eliminar material de forma selectiva. Se usa ampliamente en la creación de circuitos integrados, óptica y dispositivos MEMS [1], y el argón es el gas preferido por su inercia química y su capacidad de desplazamiento.

El principal reto del proceso es que múltiples fenómenos ocurren simultáneamente: generación de plasma, bombardeo iónico y cambios morfológicos en la superficie. Controlar parámetros como la presión del gas, el potencial de ionización o el voltaje del sustrato es esencial para obtener buenos resultados. Aquí es donde la simulación marca la diferencia, permitiendo optimizar el proceso y reducir costosos experimentos físicos.

En COMSOL Multiphysics^®, el Módulo de “Particle Tracing” permite modelizar este fenómeno con precisión. En el modelo tutorial “Modeling Argon Ion Sputtering on a Silicon Surface” [2] disponible en la galería de aplicaciones de COMSOL Multiphysics® podemos encontrar un ejemplo práctico sobre esta temática. La Figura 1 muestra un esquema del modelo.

Figura 1. Esquema del modelo implementado en COMSOL Multiphysics® para estudiar el fenómeno de “sputtering” de argón sobre silicio.

Se utiliza la interfaz “Charged Particle Tracing” para simular trayectorias iónicas y “Deformed Geometry” para visualizar la evolución de la superficie, el modelo recrea dos haces de argón incidentes a ±45° sobre silicio. La trayectoria de las partículas se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Trayectorias de partículas y progresión del “sputtering” con haces incidentes a 45° y −45° en COMSOL Multiphysics®.

Los resultados son reveladores: el rendimiento de “sputtering” aumenta casi linealmente con el ángulo de incidencia entre 30° y 70°, y las esquinas de la geometría sufren mayor erosión. Una información clave para optimizar cualquier proceso de grabado.

Puedes encontrar todos los detalles del modelo tutorial en la galería de aplicaciones y el Blog de COMSOL Multiphysics® [1,2].

[1] Aditi Karandikar. COMSOL Blog 2026: “Modeling Argon Sputtering on a Silicon Surface”. https://www.comsol.com/blogs/modeling-argon-sputtering-on-a-silicon-surface
[2]COMSOL Application Galley “Modeling Argon Ion Sputtering on a Silicon Surface”. https://www.comsol.com/model/modeling-argon-ion-sputtering-on-a-silicon-surface-140971