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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
nombre de détails sur le fonctionnement de la pulvérisation cathodique et
notamment sur la technologie des sources. La pulvérisation cathodique consiste
à évaporer des matériaux qui se trouvent sous forme de cibles de quelques centimètres carrés. Un porte-cible peut contenir plusieurs cibles différentes qu’on
peut faire tourner pour évaporer plusieurs matériaux successivement. Cette
technique se prête très bien à l’évaporation des métaux, à u n degré moindre qu’a
celle des alliages. En effet, la pulvérisation n’est pas u n phénomène qui conserve
la stœchiométrie puisque le rendement de pulvérisation dépend du numéro atomique. La coévaporation n’est pas facile car elle demande au moins deux
sources. Un des grands inconvénients de la pulvérisation cathodique peut résider dans son prix de revient. Les cibles sont onéreuses et peuvent représenter
une immobilisation de capital importante. I1 est en effet très rare que tout le
métal d’une cible finisse par être évaporé. Parmi les avantages, il faut signaler u n
fort taux d’évaporation qui permet d’obtenir des vitesses de dépôts importantes.
La qualité cristallographique dépendra d’un compromis entre énergie, vitesse de
dépôt, qualité du substrat sur lequel est fait le dépôt ... On observera très souvent des croissances dites colonnaires. En général, les sources sont du type
<< magnétron B : un champ magnétique permet d’augmenter la longueur des trajectoires des ions du gaz environnant et donc de faire croître énormément la probabilité des collisions. C’est d’ailleurs sur le même principe que fonctionnent les
jauges à ionisation qui sont utilisées pour mesurer le vide.
I1 existe d’autres versions de la pulvérisation cathodique. L’IBS (ion beam
sputtering) est une méthode où la source d’ions est une source Kaufman telle
celle décrite pour les implanteurs ioniques, travaillant avec des énergies de
l’ordre du keV. LIBS ne permet pas des taux d‘évaporation très grands mais la
qualité cristallographique est souvent excellente. On peut lui reprocher son prix
de revient car, outre les cibles, le remplacement de la grille de la source Kaufman
est fréquemment nécessaire. I1 est souvent délicat de stabiliser le faisceau d’ions
dans cette configuration. L’IBAD (ion beam assisted deposition) est une méthode
hybride réunissant IBS et évaporation thermique. On peut aussi utiliser une
simple décharge corona qui revient à imposer une haute tension entre le matériau à déposer et le substrat dans u n vide de quelques mbar obtenu en pompant
directement l’atmosphère. C’est u n procédé rapide mais qui ne fournit pas des
couches de très bonne qualité.
Les applications industrielles de la pulvérisation cathodique sont extrêmement nombreuses : industrie automobile, recouvrement de vitrages, élaboration
de dispositifs à base de multicouches métalliques. Cette méthode se justifie totalement si on évapore toujours les mêmes éléments, ou si on a besoin d’un taux
d’évaporation élevé, par exemple pour avoir des épaisseurs de l’ordre du micromètre. La propreté du procédé garantit des couches très pures.
4.2. Dépôt chimique en phase vapeur - CVD
La CVD est basée sur des réactions chimiques qui interviennent sur le substrat
chauffé entre plusieurs gaz réactifs. En général, le gaz porteur de l’atome à déposer
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
nombre de détails sur le fonctionnement de la pulvérisation cathodique et
notamment sur la technologie des sources. La pulvérisation cathodique consiste
à évaporer des matériaux qui se trouvent sous forme de cibles de quelques centimètres carrés. Un porte-cible peut contenir plusieurs cibles différentes qu’on
peut faire tourner pour évaporer plusieurs matériaux successivement. Cette
technique se prête très bien à l’évaporation des métaux, à u n degré moindre qu’a
celle des alliages. En effet, la pulvérisation n’est pas u n phénomène qui conserve
la stœchiométrie puisque le rendement de pulvérisation dépend du numéro atomique. La coévaporation n’est pas facile car elle demande au moins deux
sources. Un des grands inconvénients de la pulvérisation cathodique peut résider dans son prix de revient. Les cibles sont onéreuses et peuvent représenter
une immobilisation de capital importante. I1 est en effet très rare que tout le
métal d’une cible finisse par être évaporé. Parmi les avantages, il faut signaler u n
fort taux d’évaporation qui permet d’obtenir des vitesses de dépôts importantes.
La qualité cristallographique dépendra d’un compromis entre énergie, vitesse de
dépôt, qualité du substrat sur lequel est fait le dépôt ... On observera très souvent des croissances dites colonnaires. En général, les sources sont du type
<< magnétron B : un champ magnétique permet d’augmenter la longueur des trajectoires des ions du gaz environnant et donc de faire croître énormément la probabilité des collisions. C’est d’ailleurs sur le même principe que fonctionnent les
jauges à ionisation qui sont utilisées pour mesurer le vide.
I1 existe d’autres versions de la pulvérisation cathodique. L’IBS (ion beam
sputtering) est une méthode où la source d’ions est une source Kaufman telle
celle décrite pour les implanteurs ioniques, travaillant avec des énergies de
l’ordre du keV. LIBS ne permet pas des taux d‘évaporation très grands mais la
qualité cristallographique est souvent excellente. On peut lui reprocher son prix
de revient car, outre les cibles, le remplacement de la grille de la source Kaufman
est fréquemment nécessaire. I1 est souvent délicat de stabiliser le faisceau d’ions
dans cette configuration. L’IBAD (ion beam assisted deposition) est une méthode
hybride réunissant IBS et évaporation thermique. On peut aussi utiliser une
simple décharge corona qui revient à imposer une haute tension entre le matériau à déposer et le substrat dans u n vide de quelques mbar obtenu en pompant
directement l’atmosphère. C’est u n procédé rapide mais qui ne fournit pas des
couches de très bonne qualité.
Les applications industrielles de la pulvérisation cathodique sont extrêmement nombreuses : industrie automobile, recouvrement de vitrages, élaboration
de dispositifs à base de multicouches métalliques. Cette méthode se justifie totalement si on évapore toujours les mêmes éléments, ou si on a besoin d’un taux
d’évaporation élevé, par exemple pour avoir des épaisseurs de l’ordre du micromètre. La propreté du procédé garantit des couches très pures.
4.2. Dépôt chimique en phase vapeur - CVD
La CVD est basée sur des réactions chimiques qui interviennent sur le substrat
chauffé entre plusieurs gaz réactifs. En général, le gaz porteur de l’atome à déposer