CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
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4.1. Dépôt physique en phase vapeur
Les dépôts physiques en phase vapeur sont essentiellement :
Les dépôts par evaporation thermique - ET
Le matériau à évaporer est chauffé dans un creuset par effet Joule ou par u n
canon à électrons. C’est un des modes les plus courants de dépôt
I1 assure pour la plupart des métaux usuels un bon taux d’évaporation dans des
vides conventionnels : on l’utilise pour les optiques (miroirs), les couches de protection, les matériaux pour l’électronique. Une variante en est l’épitaxie par jets
moléculaires ou MBE (molecular beam epitaxy) qui se pratique sous ultravide(201.
Le matériau à évaporer sort de cellules d’effusion du type u cellule de Knudsen n.
Le terme jets moléculaires ne veut pas dire qu’on évapore des molécules mais
que le jet de matière se fait dans u n régime dit moléculaire où le libre parcours moyen des molécules ou des atomes de la phase gazeuse est tel qu’ils
ont peu de chances de subir de collisions avant de rejoindre le substrat.
8
1
C’est une évaporation très propre et très uniforme fréquemment utilisée, notamment dans le domaine des semi-conducteurs où les impuretés sont désastreuses
pour les propriétés de transport (élaboration de dispositifs, notamment avec les
III-V). L a littérature fournit des abréviations diverses pour les méthodes de dépôts
de vapeurs physiques. On peut citer l’ALE (atomic layer epitaxy) qui suppose que
le faisceau moléculaire soit haché par des caches rotatifs (voir Réf.(201). À chaque
alternance, on dépose une monocouche (environ 1015 at/cm2) et pendant le passage du cache on laisse le temps au matériau déposé de diffuser sur l a surface.
Existent aussi I’AMBE (accelerated MBE)[2’1 et I’m (ionized vapour deposition)
deux techniques pour lesquelles le flux de vapeur est partiellement ionisé sous
l’impact d’un faisceau d’électrons auxiliaire et où les espèces vaporisées sont accélérées grâce à une polarisation du substrat. Enfin citons l’ICBD (ionized cluster
beam deposition) qui s’emploie par dépôt directe des agrégats.
Les dépôts par pulvérisation cathodique - PC
Cette technique appelée souvent sputtering repose sur les principes de la pulvérisation décrits au chapitre 5, section 6.4.1. L a référence(22) contient u n grand
(19) Bunshah R.F., Deposition technologiesfor Films and Coatings (Noyes Pub. Park Ridge,
N.J. 1982).
(20) Chatillon C. et Massies J., Practical Aspects of Molecular Beam Epitaxy, Mater. Sci.
(21) The Technology and Physics oJMoiecular Beam Epitaxy, E.H.C. Parker, Ed., (Plenum,
New York, 1986).
(22) Richardt A. et Durand A.M., Les interactions ions énergétiques-solides [Éditions InFine, Paris, 1997).
For. 59/60 (1990) 229-286.
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4.1. Dépôt physique en phase vapeur
Les dépôts physiques en phase vapeur sont essentiellement :
Les dépôts par evaporation thermique - ET
Le matériau à évaporer est chauffé dans un creuset par effet Joule ou par u n
canon à électrons. C’est un des modes les plus courants de dépôt
I1 assure pour la plupart des métaux usuels un bon taux d’évaporation dans des
vides conventionnels : on l’utilise pour les optiques (miroirs), les couches de protection, les matériaux pour l’électronique. Une variante en est l’épitaxie par jets
moléculaires ou MBE (molecular beam epitaxy) qui se pratique sous ultravide(201.
Le matériau à évaporer sort de cellules d’effusion du type u cellule de Knudsen n.
Le terme jets moléculaires ne veut pas dire qu’on évapore des molécules mais
que le jet de matière se fait dans u n régime dit moléculaire où le libre parcours moyen des molécules ou des atomes de la phase gazeuse est tel qu’ils
ont peu de chances de subir de collisions avant de rejoindre le substrat.
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C’est une évaporation très propre et très uniforme fréquemment utilisée, notamment dans le domaine des semi-conducteurs où les impuretés sont désastreuses
pour les propriétés de transport (élaboration de dispositifs, notamment avec les
III-V). L a littérature fournit des abréviations diverses pour les méthodes de dépôts
de vapeurs physiques. On peut citer l’ALE (atomic layer epitaxy) qui suppose que
le faisceau moléculaire soit haché par des caches rotatifs (voir Réf.(201). À chaque
alternance, on dépose une monocouche (environ 1015 at/cm2) et pendant le passage du cache on laisse le temps au matériau déposé de diffuser sur l a surface.
Existent aussi I’AMBE (accelerated MBE)[2’1 et I’m (ionized vapour deposition)
deux techniques pour lesquelles le flux de vapeur est partiellement ionisé sous
l’impact d’un faisceau d’électrons auxiliaire et où les espèces vaporisées sont accélérées grâce à une polarisation du substrat. Enfin citons l’ICBD (ionized cluster
beam deposition) qui s’emploie par dépôt directe des agrégats.
Les dépôts par pulvérisation cathodique - PC
Cette technique appelée souvent sputtering repose sur les principes de la pulvérisation décrits au chapitre 5, section 6.4.1. L a référence(22) contient u n grand
(19) Bunshah R.F., Deposition technologiesfor Films and Coatings (Noyes Pub. Park Ridge,
N.J. 1982).
(20) Chatillon C. et Massies J., Practical Aspects of Molecular Beam Epitaxy, Mater. Sci.
(21) The Technology and Physics oJMoiecular Beam Epitaxy, E.H.C. Parker, Ed., (Plenum,
New York, 1986).
(22) Richardt A. et Durand A.M., Les interactions ions énergétiques-solides [Éditions InFine, Paris, 1997).
For. 59/60 (1990) 229-286.