Chapitre 2 : Téchniques de dépôt :
La pulvérisation cathodique
- Méthodes «chimiques» faisant appel à
une réaction chimique ou électrochimique localisée
à la surface du substrat. Ces méthodes font appels à
l'énergie de dissociation des molécules.
- Méthodes «physiques» dans lesquelles le
matériau solide à déposer est transformé en phase
vapeur puis se condense sur le substrat. L'énergie de sublimation est
mise en jeu dans ce type de méthodes.
Ces méthodes nécessitent l'obtention de vides
secondaires pour que les atomes évaporés ne subissent aucune
collision. Les principales méthodes utilisées pour fabriquer des
couches minces sous vide sont classées sur le schéma de la figure
2.1.
Méthodes
générales
pour
déposer une
couche mince
Processus
chimique
(CVD)
Processus
physique
(PVD)
CVD
Laser CVD
Plasma CVD
Pulvérisation Cathodique
Evaporation Thermique
Epitaxie à faisceau moléculaire
DC : Diode/Triode
RF : Diode/Triode
Evap. Thermique par effet Joule
L'ablation Laser
Implantations d'ions
Faisceau
d'électrons
Fig. 2. 1 Méthodes générales pour
déposer une couche mince
Chapitre 2 : Téchniques de dépôt :
La pulvérisation cathodique
NB : Les techniques de fabrication des
couches minces sont très nombreuses. Parmi ceux qui ne sont pas
présentées dans l'organigramme de la figure 2.1 : le plasmas de
décharges électriques, la pulvérisation ionique (IBS), la
pulvérisation ionique par double faisceaux d'ions (DIBS), le
dépôt en phase gazeuse activé par plasma (Plasma Enhanced
Chemical Vapor Deposition PECVD), le MOCVD, le CVD à pression
Atmosphérique (APCVD), le CVD à basse pression (LPCVD),
épitaxie en phase vapeur de semi-conducteurs composés,
dépôt par activation photochimique (UVCVD), dépôt en
bain chimique, dépôt par réaction électrochimique ou
électrodépôt, dépôt à partir d'une
solution : techniques sol-gel etc.
2.2 Dépôt chimique en phase vapeur (CVD :
Chemical Vapor Deposition)
Les différents précurseurs, des
organo-métalliques, sont évaporés puis
transférés par des gaz vecteurs jusqu'à la surface du
substrat chauffé pour former un dépôt solide. Les
composés volatils du matériau à déposer sont
éventuellement dilués dans un gaz porteur et introduits dans une
enceinte où sont placés les substrats. La couche est obtenu par
réaction chimique entre la phase vapeur et le substrat chauffé.
Dans certains cas, une élévation de température est
nécessaire pour maintenir la réaction chimique. Le CVD est un
domaine interdisciplinaire, il comprend un ensemble de réactions
chimiques, un processus thermodynamique et cinétique [90]. La
réaction chimique est au centre de ces disciplines: elle
détermine la nature, le type et les espèces présentes.
Il existe deux types de réacteurs : le réacteur
à paroi chaude et le réacteur à paroi froide. Dans le cas
du réacteur à paroi chaude, ce dernier est chauffé
directement, ce qui permet d'opérer à plus faible pression:
à peu près 75 m torr, pour lesquels des dépôts se
produisent bien sur les substrats, mais aussi sur les parois (technique LPCVD :
Low-Pressure Chemical Vapor Deposition [91]). Dans le cas du réacteur
à paroi froide, seul le substrat est chauffé, si bien que la
réaction n'est effective qu'au niveau du substrat chauffé; elle
se produit à pression atmosphérique. Le principe de cette
méthode de dépôt est présenté dans la figure
2.2, dans le cas de la paroi chaude.
La réaction chimique peut être 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 de particules énergétiques. Avec la
méthode CVD, il est possible de déposer des matériaux
métalliques, diélectriques et composites [92].
ENIT 2009 22
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