I.2.1. Généralité :
Le dépôt des couches minces sur les
différents substrats est un étape essentielle dans la
majorité des domaines de la technologie moderne, il existe plusieurs
méthodes pour fabriquer des matériaux (semi-
appel à trois composantes différentes, comme
présenté sur la figure I.1:
Substrat Milieu Sources du
matériaux pour
dépôt
Figure I.1: Le
procédé du dépôt des couches minces [4].
Une source : le matériau
à déposer est concentré dans un creuset, plaque
métallique
Un substrat : c'est la
pièce à revêtir, c'est ici qu'intervient le
phénomène de condensation.
Un milieu : c'est l'espaces
compris entre la source et le substrat, c'est le siége du
phénomène de transfert de la matière, cela peut être
le siége de réactions chimiques intervenant entre les atomes du
matériau à déposer et un gaz réactif [4].
Le dépôt est formé à partir
d'espèces constituantes (atome, molécules, particules solides, et
particules liquides). Ces espèces viennent d'une source et sont par la
suite transportés vers un substrat à travers un milieu de
type:
Passif
Actif
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Généralité et contexte
bibliographique.
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Les principales méthodes utilisées pour
fabriquer des couches minces sous vide font appel à la technique de
dépôt chimique en phase vapeur (CVD : Chemical Vapor Deposition)
[5] et de dépôt physique en phase vapeur (PVD : Physical Vapor
Deposition) [6]. La classification des méthodes est
présentée sur le schéma de la figure I.2 [7].
- Processus Physique
(PVD)
- Processus Chimique
(CVD)
- CVD
-Pulvérisation Cathodique - Processus
thermique
- laser CVD
- plasma CVD
- DC diode - faisceau d'électrons
- DC triode - Implantation d'ions
- RF diode - laser
- RF triode - MBE
Figure I.2: Méthodes
générales de dépôt des couches minces sous vide
[7].
I.2.2. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
:
Le procédé de dépôt chimique en
phase vapeur consisteà mettre un composé volatil du
matériau à déposer en contact soit avec un autre gaz au
voisinage de la surfaceà recouvrir, soit avec la surface elle-même
(figure I.3). On provoque alors une ou plusieurs réactions chimiques,
donnant au moins un produit solide. Les autres produits de réaction
doivent être
faut systématiquement un apport
énergétique pour favoriser ces réactions. La
réaction est activée par la température du substrat qui
doit être chauffé à une température en rapport avec
le matériau déposé [8].
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Généralité et contexte
bibliographique.
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WF gaz+3H2 Wsolide+6HFgaz
WF+H2
Figure I.3: Schéma de
principe de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
A titre d'exemple, le dépôt d'un
film de tungstène très réfractaire peut se faire à
l'aide d'une méthode décrite par l'équation suivante :
600°C
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WFgaz + 3H2 gaz
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Wsolide + 6Hfgaz
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Cette formule implique que si l'on mélange deux gaz WF et
H2, une couche mince de tungstène peut être obtenue. Avec la
méthode CVD, il est possible de déposer des matériaux
La réaction chimique peut être également
activée à l'aide d'un plasma. Cette méthode s'appelle "CVD
plasma" ou PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Dans ce cas, il y
a création en plus des particulesénergétiques [9].
La fabrication des couches minces métalliques
grâce à ces méthodes s'est particulièrement
développée ces dernières années. Les avantages de
ce procédé sont les suivants : il est facile d'obtenir un assez
grand nombre d'éléments ou de composés chimiques. On
obtient une bonne qualité des couches, un excellent recouvrement des
marches, et une bonne adaptabilité dans une chaîne de production.
En plus, elle offre la possibilité de réaliser des
dépôts sélectifs [5], ce qui permet d'éliminer une
étape de gravure et de planarisation de la surface. Les
inconvénients sont les suivants : les films sont peu denses, ils sont
souvent contaminés par des gaz très réactifs issus de la
réaction chimique (hydrogène, fluor, chlore...), tous les
matériaux ne peuvent être déposés par CVD, et le
système de dépôt est une mise en
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Généralité et contexte
bibliographique.
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I.2.3. Dépôt physique en phase vapeur (PVD)
:
Le développement de la technologie de vide a
progressé considérablement pendant les trois dernières
décennies et cela a permis le développement des techniques de
dépôt sous vide telles que les techniques de base de la PVD sont :
l'évaporation et la pulvérisation sous toutes ses formes. Ces
techniques de dépôt permettent l'obtention d'une large
varëté de matériaux à température de
dépôt relativement basse (< 500 °C), par exemple [10].
Films d'oxydes (ZrO2, SiO2, Al2O3, TiO2
Films de nitrures, de siliciures, de carbures, de borures et de
fluorures.
Ces techniques ont été largement utilisées
pour l'obtention des revêtements réfractaires résistants
à l'érosion età l'usure, comme par exemple WC [11-12].
Le dépôt physique en phase vapeur (PVD)
présente beaucoup d'avantages par rapport au dépôt chimique
en phase vapeur, par exemple les films sont denses, le processus est
facileà contrôler et il n'y a pas de pollution [13].
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