Revêtements à partir d’une phase gazeuse (PVD/CVD)
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Ceci entraîne souvent une augmentation de la réactivité qui est exploitée sous forme
d’une température plus basse. Ceci ne doit pas nécessairement changer le κ, le
décapage chimique assisté au plasma étant une technique similaire puissante. Mais
il reste néanmoins que le PACVD produit des revêtements avec un nombre de
défauts plus important, des fluctuations de stoechiométrie qu’on n’observe pas en
CVD thermique et avec moins d’effets de sélectivité et de croissance épitaxiale. La
plupart des revêtements produits industriellement par PACVD sont amorphes. Les
problèmes du contrôle de la stoechiométrie n’existant pas pour les matériaux purs,
le CVD activé par plasma est particulièrement courant pour le silicium (cellules
solaires) et les revêtements anti-usure à base de carbone.
Le plasma introduit deux paramètres supplémentaires dans l’optimisation: la
fréquence d’excitation et la densité de puissance.
En ce qui concerne la fréquence, nous avons les procédés à courant direct, qui
ne sont employés que pour le dépôt de couches de diamant.
Le choix de la fréquence dépendra des contraintes qu’on veut surmonter.
Pour les radiofréquences, les longueurs d’onde du champ électromagnétique
dépassent toujours les dimensions de l’enceinte. On peut donc le considérer
comme homogène du point de vue spatial avec une variation du champ électrique
dans le temps. Par contre, les objets conducteurs formeront des surfaces équipotentielles et les matériaux ferromagnétiques seront des écrans puissants. La technique se prête donc bien pour le dépôt sur des isolants et semiconducteurs ou des
objets plats. Les fréquences plus élevées permettent en général des densités
d’énergie plus grandes. Le champ électrique associé aux ondes de radiofréquence
peut dissocier ou ioniser certaines molécules. Cette capacité est proportionnelle à
l’amplitude du champ électrique local. Le champ électrique peut être appliqué par
une bobine qui entoure la zone de réaction – solution populaire avec des réacteurs
en verre du laboratoire – ou par deux électrodes qui forment une capacité. C’est
cette dernière solution qui est utilisée aujourd’hui pour les dépôts en microélectronique.
L’uniformité du champ électrique permet à l’ingénieur de concentrer ses
efforts sur l’uniformité de la concentration des gaz.
Les plasmas micro-ondes permettent des densités d’énergie beaucoup plus
importantes. Le choix de la fréquence déterminera la conception du réacteur et la
disposition des substrats.
Il existe en principe plusieurs variantes de conception. Dans un réacteur du
type croix de guides d’ondes, l’onde électromagnétique est acheminée par un guide
d’onde adapté vers le réacteur pour le traverser vers une porte de sortie en face. Les
substrats sont placés dans la petite zone ouverte que forme le réacteur. Le réacteur –
respectivement la zone de dépôt – forme une entrave introduite dans ce guide
d’onde. Sa taille est limitée par la puissance disponible. Le réacteur est une impédance importante dont il faut tenir compte dans le circuit de résonance par des adaptateurs d’impédance. Evidemment, toute baisse de la fréquence permettra une zone
de déposition plus grande.
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Ceci entraîne souvent une augmentation de la réactivité qui est exploitée sous forme
d’une température plus basse. Ceci ne doit pas nécessairement changer le κ, le
décapage chimique assisté au plasma étant une technique similaire puissante. Mais
il reste néanmoins que le PACVD produit des revêtements avec un nombre de
défauts plus important, des fluctuations de stoechiométrie qu’on n’observe pas en
CVD thermique et avec moins d’effets de sélectivité et de croissance épitaxiale. La
plupart des revêtements produits industriellement par PACVD sont amorphes. Les
problèmes du contrôle de la stoechiométrie n’existant pas pour les matériaux purs,
le CVD activé par plasma est particulièrement courant pour le silicium (cellules
solaires) et les revêtements anti-usure à base de carbone.
Le plasma introduit deux paramètres supplémentaires dans l’optimisation: la
fréquence d’excitation et la densité de puissance.
En ce qui concerne la fréquence, nous avons les procédés à courant direct, qui
ne sont employés que pour le dépôt de couches de diamant.
Le choix de la fréquence dépendra des contraintes qu’on veut surmonter.
Pour les radiofréquences, les longueurs d’onde du champ électromagnétique
dépassent toujours les dimensions de l’enceinte. On peut donc le considérer
comme homogène du point de vue spatial avec une variation du champ électrique
dans le temps. Par contre, les objets conducteurs formeront des surfaces équipotentielles et les matériaux ferromagnétiques seront des écrans puissants. La technique se prête donc bien pour le dépôt sur des isolants et semiconducteurs ou des
objets plats. Les fréquences plus élevées permettent en général des densités
d’énergie plus grandes. Le champ électrique associé aux ondes de radiofréquence
peut dissocier ou ioniser certaines molécules. Cette capacité est proportionnelle à
l’amplitude du champ électrique local. Le champ électrique peut être appliqué par
une bobine qui entoure la zone de réaction – solution populaire avec des réacteurs
en verre du laboratoire – ou par deux électrodes qui forment une capacité. C’est
cette dernière solution qui est utilisée aujourd’hui pour les dépôts en microélectronique.
L’uniformité du champ électrique permet à l’ingénieur de concentrer ses
efforts sur l’uniformité de la concentration des gaz.
Les plasmas micro-ondes permettent des densités d’énergie beaucoup plus
importantes. Le choix de la fréquence déterminera la conception du réacteur et la
disposition des substrats.
Il existe en principe plusieurs variantes de conception. Dans un réacteur du
type croix de guides d’ondes, l’onde électromagnétique est acheminée par un guide
d’onde adapté vers le réacteur pour le traverser vers une porte de sortie en face. Les
substrats sont placés dans la petite zone ouverte que forme le réacteur. Le réacteur –
respectivement la zone de dépôt – forme une entrave introduite dans ce guide
d’onde. Sa taille est limitée par la puissance disponible. Le réacteur est une impédance importante dont il faut tenir compte dans le circuit de résonance par des adaptateurs d’impédance. Evidemment, toute baisse de la fréquence permettra une zone
de déposition plus grande.