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Analyse et technologie des surfaces
L’emploi des champs magnétiques permet de
• baisser la tension d’opération de la décharge luminescente;
• diminuer la densité de plasma en dehors de la chute cathodique et ainsi
l’échauffement des substrats;
• améliorer le bilan énergétique en terme d’énergie d’évaporation utilisée
pour l’évaporation/énergie électrique fournie (sans champ magnétique ce
pourcentage est de l’ordre de 0,05%, avec champ magnétique il atteindra
5%).
Il est possible de faire des magnétrons avec champ magnétique variable et des
cibles composites pour le dépôt de multicouches.
Pour des dépôts réactifs on a besoin d’une certaine densité de plasma au niveau
des substrats. Ceci est obtenu par une modification du champ magnétique en lui
ajoutant une composante normale à la surface de la cathode, qui va emmener un flux
d’électrons plus rapide en dehors de la lisière cathodique. Pour des raisons physiques on parle de magnétrons non équilibrés. Bien sûr, cette modification est au
détriment des avantages du magnétron.
Un grand problème de la pulvérisation cathodique magnétron était l’utilisation
incomplète du matériau de la cible, puisque son érosion est concentrée aux zones,
où la composante du champ magnétique est maximale. Ce problème est entièrement
résolu avec des magnétrons à champ magnétique variable. Ce champ est réalisé par
une rotation d’aimants permanents.
15.8 DÉPÔTS RÉACTIFS
15.8.1 Introduction
La plupart des composés définis sont difficiles à évaporer soit à cause de leur
nature réfractaire soit par leur manque de stabilité à haute température. Beaucoup
d’entre eux se prêtent à la sublimation, ce qui fut pendant un demi-siècle la technique de choix pour le dépôt de couches d’oxydes. Mais la condensation comme
méthode de dépôt souffre du fait de son faible apport d’énergie, ce qui oblige à l’utilisation d’un chauffage des substrats pour activer la diffusion superficielle. La validité des diagrammes de Movchan-Demchichin et de Thornton est bel et bien fondée
sur la négligence de la contribution de l’énergie de condensation. Ce qui est justifié
puisque les barrières d’enthalpie libre pour la diffusion sont de l’ordre de la moitié
de l’énergie de condensation.
Pour le dépôt de composés définis, le déroulement de la réaction à la surface
fournira une énergie par atome déposé beaucoup plus importante (voir exercice
15.17).
Puisque la chaleur totale apportée par le revêtement reste faible par rapport à la
capacité thermique du substrat, les méthodes réactives permettent la synthèse de
Analyse et technologie des surfaces
L’emploi des champs magnétiques permet de
• baisser la tension d’opération de la décharge luminescente;
• diminuer la densité de plasma en dehors de la chute cathodique et ainsi
l’échauffement des substrats;
• améliorer le bilan énergétique en terme d’énergie d’évaporation utilisée
pour l’évaporation/énergie électrique fournie (sans champ magnétique ce
pourcentage est de l’ordre de 0,05%, avec champ magnétique il atteindra
5%).
Il est possible de faire des magnétrons avec champ magnétique variable et des
cibles composites pour le dépôt de multicouches.
Pour des dépôts réactifs on a besoin d’une certaine densité de plasma au niveau
des substrats. Ceci est obtenu par une modification du champ magnétique en lui
ajoutant une composante normale à la surface de la cathode, qui va emmener un flux
d’électrons plus rapide en dehors de la lisière cathodique. Pour des raisons physiques on parle de magnétrons non équilibrés. Bien sûr, cette modification est au
détriment des avantages du magnétron.
Un grand problème de la pulvérisation cathodique magnétron était l’utilisation
incomplète du matériau de la cible, puisque son érosion est concentrée aux zones,
où la composante du champ magnétique est maximale. Ce problème est entièrement
résolu avec des magnétrons à champ magnétique variable. Ce champ est réalisé par
une rotation d’aimants permanents.
15.8 DÉPÔTS RÉACTIFS
15.8.1 Introduction
La plupart des composés définis sont difficiles à évaporer soit à cause de leur
nature réfractaire soit par leur manque de stabilité à haute température. Beaucoup
d’entre eux se prêtent à la sublimation, ce qui fut pendant un demi-siècle la technique de choix pour le dépôt de couches d’oxydes. Mais la condensation comme
méthode de dépôt souffre du fait de son faible apport d’énergie, ce qui oblige à l’utilisation d’un chauffage des substrats pour activer la diffusion superficielle. La validité des diagrammes de Movchan-Demchichin et de Thornton est bel et bien fondée
sur la négligence de la contribution de l’énergie de condensation. Ce qui est justifié
puisque les barrières d’enthalpie libre pour la diffusion sont de l’ordre de la moitié
de l’énergie de condensation.
Pour le dépôt de composés définis, le déroulement de la réaction à la surface
fournira une énergie par atome déposé beaucoup plus importante (voir exercice
15.17).
Puisque la chaleur totale apportée par le revêtement reste faible par rapport à la
capacité thermique du substrat, les méthodes réactives permettent la synthèse de