Chapitre 2 : Téchniques de dépôt :
La pulvérisation cathodique
L'impact des ions sur la cathode produit deux effets. D'une
part, les atomes de la cible sont délogés et
éjectés vers le(s) substrat(s). D'autre part, l'impact
entraîne l'émission d'un petit nombre d'électrons dits
"primaires".
Dans le cas du bombardement d'une cible métallique par
des ions argon, un électron primaire pour environ dix ions est
arraché. Ces électrons, fortement accélérés
dans la zone obscure de la cathode, atteignent le plasma où ils entrent
en collision avec les atomes d'argon. Cette collision entraîne d'une
part, une émission d'électrons dits "secondaires" et d'autre
part, la formation d'ions argon nécessaires au maintien du plasma et
donc au bombardement de la cible. La condition requise pour maintenir une telle
charge d'espace, est que chaque électron primaire entraîne la
formation de suffisamment d'ions, qui à leur tour permettront
l'émission d'un nouvel électron primaire. Pour cela, la distance
anode/cathode doit être suffisamment grande par rapport au libre parcours
moyen des électrons. Les couches obtenus par pulvérisation
cathodique ont des compositions proches de celle de la cible, sont
adhérents et de bonne qualité.
2.6.2 Pulvérisation DC (Direct Current)
La source d'alimentation est une tension continue
négative. On utilise ce mode pour pulvériser des cibles
conductrices. La configuration la plus courante est celle de la cathode plane
magnétron.
2.6.6.1 Le magnétron
Le magnétron est un système de confinement
magnétique des électrons pour augmenter localement le taux
d'ionisation d'un gaz. Il constitue un perfectionnement de la cathode classique
et permet d'augmenter la densité ionique du plasma au voisinage de
celle-ci. En effet, un aimant annulaire, placé sous la cible, engendre
un champ magnétique parallèle à celle-ci. De ce fait les
électrons primaires et secondaires (émis par la cible sous
l'effet de l'impact des ions) ont des trajectoires qui s'enroulent autour des
lignes de champ. Une zone plus riche en électrons est ainsi
créée au voisinage de la cible, ce qui permet d'augmenter le taux
d'ionisation du gaz et le rendement de pulvérisation de la cible. Dans
le cas des cathodes magnétron, la vitesse de pulvérisation des
matériaux cibles est fortement augmentée.
2.6.6.2 Pulvérisation DC pulsé
L'inconvénient du DC continu en atmosphère
réactive est la formation, lors du dépôt, d'une couche
isolante sur la cible. L'accumulation de charges sur la cible entraîne la
formation de micro-arcs et de défauts dans la couche. Dans le cas de la
technique dite « DC pulsé », le procédé de
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