Revêtements à partir d’une phase gazeuse (PVD/CVD)
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revêtements denses à des températures plus basses. Elles nécessitent néanmoins
souvent une activation. Cette activation sera discutée séparément pour les deux
technologies CVD et PVD.
15.8.2 Evaporateurs internes: PVD réactif
Les évaporateurs pour le PVD réactif sont les mêmes que ceux utilisés pour la
condensation. La seule différence consiste dans le fait que l’évaporation, le transport et la condensation sont effectués dans une atmosphère avec une pression partielle contrôlée des autres réactifs et dans un plasma qui sert à activer les réactifs.
On peut alors se poser la question de savoir où la réaction a lieu: à l’évaporateur
(PVD non réactif), pendant le transport (réaction homogène) ou à la surface du
solide (réaction hétérogène). Ceci va dépendre de la pression partielle, de la section
de réaction de la réaction homogène, du coefficient d’adhésion de la matière évaporée sur le revêtement et de l’énergie d’adsorption du gaz réactif.
Qualitativement on observe des taux de réaction hétérogènes très différents
pour les réactions qui peuvent donner le dépôt d’oxydes, de nitrures et de carbures.
Par exemple, pour un dépôt de TiN, les réactions suivantes seront à considérer
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Par manque de mesure directe, l’analyse qualitative constate que
• La réaction (2) est responsable de la nitruration du titane en phase gazeuse.
Celle-ci est très très lente en dessous de 800 ˚ mais peut être accélérée d’une
façon importante par une activation plasma ou mieux encore une prédissociation. On peut en conclure que les réaction (3) et (2) sont donc plus rapides
avec un avantage pour (2).
• Les expériences sur la nitruration du titane n’ont pas permis de discerner la
relation (2) de la relation (4).
• La difficulté de nitrurer du titane en dessous de 500 ˚C, température à
laquelle la formation de dépôt de TiN est facile, montre que les réactions (1)
et (5) ont une cinétique plus rapide que (2) à (4).
• Le succès de l’activation par plasma pour l’obtention de dépôt TiN aux températures ambiantes démontre la domination de la réaction (5).
T i gaz N 2
surface
TiN solide
⇒
+
T i solide N gaz TiN solide
⇒
+
T i solide N 2
+ gaz
TiN solide
⇒
+
T i solide N + gaz TiN solide
⇒
+
T i + gaz N 2
surface
TiN solide
⇒
+
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revêtements denses à des températures plus basses. Elles nécessitent néanmoins
souvent une activation. Cette activation sera discutée séparément pour les deux
technologies CVD et PVD.
15.8.2 Evaporateurs internes: PVD réactif
Les évaporateurs pour le PVD réactif sont les mêmes que ceux utilisés pour la
condensation. La seule différence consiste dans le fait que l’évaporation, le transport et la condensation sont effectués dans une atmosphère avec une pression partielle contrôlée des autres réactifs et dans un plasma qui sert à activer les réactifs.
On peut alors se poser la question de savoir où la réaction a lieu: à l’évaporateur
(PVD non réactif), pendant le transport (réaction homogène) ou à la surface du
solide (réaction hétérogène). Ceci va dépendre de la pression partielle, de la section
de réaction de la réaction homogène, du coefficient d’adhésion de la matière évaporée sur le revêtement et de l’énergie d’adsorption du gaz réactif.
Qualitativement on observe des taux de réaction hétérogènes très différents
pour les réactions qui peuvent donner le dépôt d’oxydes, de nitrures et de carbures.
Par exemple, pour un dépôt de TiN, les réactions suivantes seront à considérer
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Par manque de mesure directe, l’analyse qualitative constate que
• La réaction (2) est responsable de la nitruration du titane en phase gazeuse.
Celle-ci est très très lente en dessous de 800 ˚ mais peut être accélérée d’une
façon importante par une activation plasma ou mieux encore une prédissociation. On peut en conclure que les réaction (3) et (2) sont donc plus rapides
avec un avantage pour (2).
• Les expériences sur la nitruration du titane n’ont pas permis de discerner la
relation (2) de la relation (4).
• La difficulté de nitrurer du titane en dessous de 500 ˚C, température à
laquelle la formation de dépôt de TiN est facile, montre que les réactions (1)
et (5) ont une cinétique plus rapide que (2) à (4).
• Le succès de l’activation par plasma pour l’obtention de dépôt TiN aux températures ambiantes démontre la domination de la réaction (5).
T i gaz N 2
surface
TiN solide
⇒
+
T i solide N gaz TiN solide
⇒
+
T i solide N 2
+ gaz
TiN solide
⇒
+
T i solide N + gaz TiN solide
⇒
+
T i + gaz N 2
surface
TiN solide
⇒
+