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Dépôt de couches minces
Alliance Concept est fournisseur de machines PVD clé en main haut de gamme. Le développement et la réalisation de bâtis de Dépôt de Couches Minces est l’une de nos activités principales.
Nous sommes experts des dépôts par voie physique (PVD : Physical Vapor Deposition), qu’ils soient par :
- Pulvérisation Cathodique Magnétron
- Pulvérisation Cathodique Diode
- Évaporation sous vide par effet Joule
- Évaporation sous vide par canon à électrons
Plus de 80% de nos machines de dépôt de couches minces PVD sont installées en salle blanche. En terme d’épaisseur, les films déposés se situent en dessous du micron dans la gamme du nanomètre. Nous réalisons également des bâtis PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), étant à la limite des dépôts par voie chimique ou CVD (Chemical Vapor Deposition), technologie complémentaire.
Pulvérisation cathodique
Le principe de cette technologie réside dans la création d’une décharge luminescente entre deux électrodes. Cette décharge, réalisée au sein d’une atmosphère raréfiée donc sous vide, permet la création d’un plasma composé de particules chargées (électrons, ions, photons) et de neutres (atomes). Le champ électrique engendré par la différence de potentiel, induit un mouvement des particules chargées positivement qui sont attirées par la cathode (cible) et entrent en collision avec elle. Ce bombardement provoque la pulvérisation d’atomes ou d’agrégats d’atomes de la cible qui vont se condenser sur le substrat. A l’échelle macroscopique on pourrait comparer ce phénomène physique à la casse au billard. Afin d’avoir une efficacité au niveau du taux de pulvérisation, le gaz plasmagène communément utilisé pour cette technologie est l’argon. Sa masse atomique, sa neutralité (couche de valence complète), ainsi que son coût en font le candidat idéal.
Les étapes principales sont :
Collision des ions incidents sur la cible qui aboutit à un transfert d’énergie cinétique et de quantité de mouvements.
Emission d’atomes ou d’agrégats avec une énergie cinétique donnée qui se déposent sur le substrat et font croître un film mince de matériau cible.
Cette technologie couramment utilisée pour le milieu des couches minces pour le semi-conducteur voit son nombre d’applications augmenter. En effet, étant une technologie propre, elle est une solution alternative réaliste et concrète aux traitements par voie humide.
La grande majorité de ce type de machines PVD utilisent la technologie de pulvérisation cathodique magnétron.
Évaporation sous vide
Contrairement à la pulvérisation cathodique magnétron ou diode qui est basée sur un principe mécanique de bombardement atomique ou plus exactement ionique, l’évaporation sous vide est quant à elle basée sur un principe thermique. Ainsi l’échauffement permet à la matière d’atteindre son point de fusion, puis dans un second temps son point de vaporisation.
L’évaporation sous vide repose sur deux processus élémentaires : l’évaporation d’une source chauffée et la condensation à l’état solide de la matière évaporée sur le substrat.
L’échauffement de la matière peut être engendré par plusieurs techniques :
- Évaporation effet Joule : un courant de typiquement quelques centaines d’Ampères est passé dans la matière à évaporer
- Évaporation par bombardement électronique (Évaporation canon à électrons)
- Évaporation par effusion
Ces technologies permettent de maîtriser de façon très précise les épaisseurs déposées. Elles sont également très reproductibles et de surcroît très propres. Aucun effluent ou autre ne sort de l’équipement.
Plus sur le dépôt de couches minces
Pourquoi travailler sous vide ?
Le dépôt de matériaux purs ne peut être réalisé qu’en atmosphère raréfiée, sans autres éléments avec qui ils pourraient se recombiner donc le vide. En effet, souhaiter faire un dépôt métallique par exemple à la pression atmosphérique aboutirait à la croissance d’une couche d’oxy-nitrure métallique de ce métal étant donnée la présence de dioxygène et de diazote dans l’air.
Peut-on déposer tous types de matériaux ?
Les matériaux métalliques, céramiques, oxydes, nitrures… sont synthétisables avec ces technologies. En combinant les sources il est également possible, sous certaines conditions, de réaliser tous types d’alliages (binaires, ternaires, voir plus).
Grandeurs caractéristiques :
| Technologie | Vitesse particules incidentes | Pression de travail | Energie particules incidentes |
| Pulvérisation cathodique | 4 à 10 km/s | 5.10-3 – 10-2 mbar | 4 à 50 eV |
| Évaporation sous vide | 1 km/s | 5.10-4 – 5.10-3 mbar | 0,2 eV |
Ces grandeurs peuvent contribuer à déterminer si, pour une application donnée, il est préférable d’utiliser telle ou telle technologie.
