Dépôts de couches minces

Les technologies de dépôt de couches minces les plus couramment utilisées dans le domaine des microtechnologies sont :

la pulvérisation cathodique (sputtering)

Le principe de la pulvérisation cathodique est de créer un plasma entre 2 électrodes à partir d'un gaz neutre (Argon) sous vide. Le matériau à déposer se situe sur une des électrodes (cathode) et le substrat sur l’autre électrode (Anode). La cible sur laquelle se trouve le matériau à déposer est portée à un potentiel négatif et est bombardée par les ions positifs Ar+ du plasma. Les ions Ar+ arrachent des atomes de la surface du matériau qui vont se déposer sur le substrat qui se situe sur l’anode. Le matériau à déposer peut être un métal (Al, Cr, Cu, etc.), un alliage (Ti 10% / W 90%) ou un matériau isolant (SiO2, Al2O3, etc.).

La pulvérisation d’isolants nécessite l’utilisation d’une polarisation RF (13.56 MHz) afin d’entretenir le plasma dans l’enceinte et de permettre aux ions Ar+ d’arracher les atomes de la cible.

La surface du substrat peut donc être nettoyée par bombardement avec les ions Ar+ en mode RF afin d’éliminer la couche d’oxyde natif. Le dépôt de couches d'oxyde (TiO2, Al2O3, etc.) ou de nitrure (AlN, TiN, TaN, etc.) peut être mis en œuvre en injectant dans l’enceinte sous vide (en complément de l’Argon) soit de l’oxygène (O2), soit de l’azote (N2) en utilisant les cibles de Titane (Ti), Aluminium (Al), Tantale (Ta). Dans ce cas de figure, la pulvérisation est appelée pulvérisation réactive.

l'évaporation thermique

Le métal à déposer est évaporé sous vide secondaire en étant porté à haute température soit par effet joule ou par canon à électrons afin de passer de l’état solide à l’état vapeur (sublimation). Les atomes diffusent alors sur le substrat qui se situe sur un support appelé planétaire dont la rotation permet d’améliorer l’uniformité du dépôt.

Autres Dépôts

L’Atomic Layer Deposition (ALD) est un procédé de dépôt de couches minces atomiques. Le principe consiste à exposer une surface successivement à différents précurseurs chimiques afin d'obtenir des couches ultra-minces. Il est utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs. L'énorme avantage de l'ALD est de pouvoir faire une monocouche sur une surface présentant un très fort rapport d'aspect (des creux et des bosses) car la réaction de CVD (Chemical Vapor Deposition) a lieu directement à la surface du substrat, sur une monocouche de gaz précurseurs adsorbés.

Le dépôt par vaporisation sous vide pour le dépôt de polymère de type parylène. Le parylène se dépose à partir d'un précurseur solide (poudre) vaporisé et chauffé avec un contrôle préci de la vitesse de dépôt et de l'épaisseur. Le système permet un dépôt conforme de parylène en 3D sur des wafers ou divers objets avec des épaisseurs comprises entre quelques dizaines de nm et 75 µm. Ce dépôt est utilisé pour la réalisation de technologies en films souples ou de couches biocompatibles.