Qu'est-ce que le dépôt physique en phase vapeur?

Le dépôt physique en phase vapeur (PVD) est un processus utilisé pour créer des films minces en transférant un matériau cible sur un substrat. Le transfert est réalisé par des moyens purement physiques, contrairement au dépôt chimique en phase vapeur qui utilise des réactions chimiques pour créer les films minces. Ce processus permet généralement de créer des semi-conducteurs, des puces informatiques, des disques compacts (CD) et des vidéodisques numériques (DVD).

Il existe trois principaux types de dépôt physique en phase vapeur: l’évaporation, la pulvérisation cathodique et la coulée. Les techniques d'évaporation commencent par placer le matériau cible dans une chambre à vide, ce qui réduit la pression et augmente le taux d'évaporation. Le matériau est ensuite chauffé à ébullition et les particules gazeuses du matériau cible se condensent sur les surfaces de la chambre, y compris sur le substrat.

Les deux méthodes de chauffage principales pour le dépôt physique en phase vapeur par évaporation sont le chauffage par faisceau d'électrons et le chauffage résistif. Lors du chauffage par faisceau d'électrons, un faisceau d'électrons est dirigé sur une zone spécifique du matériau cible, ce qui provoque le réchauffement et l'évaporation de cette zone. Cette méthode est utile pour contrôler les zones spécifiques de la cible à évaporer. Pendant le chauffage résistif, le matériau cible est placé dans un conteneur, généralement en tungstène, et le conteneur est chauffé avec un courant électrique élevé. La méthode de chauffage utilisée lors du dépôt physique en phase vapeur par évaporation varie en fonction de la nature du matériau cible.

Les processus de pulvérisation démarrent également avec le matériau cible dans une chambre à vide, mais la cible est décomposée par les ions du plasma gazeux plutôt que par évaporation ou ébullition. Au cours du processus, un courant passe dans un plasma gazeux, entraînant la formation de cations positifs. Ces cations bombardent le matériau cible et éliminent les petites particules qui traversent la chambre et se déposent sur le substrat.

À l'instar de l'évaporation, les techniques de pulvérisation varient en fonction du matériau cible. Certains utiliseront des sources d'alimentation à courant continu (CC), tandis que d'autres utiliseront des sources d'alimentation à fréquence radio (RF). Certains systèmes de pulvérisation utilisent également des aimants pour diriger le mouvement des ions, tandis que d'autres auront un mécanisme pour faire pivoter le matériau cible.

La coulée est une autre méthode principale de dépôt physique en phase vapeur. Elle est le plus couramment utilisée pour les matériaux cibles polymères et pour la photolithographie. Au cours de ce processus, le matériau cible est dissous dans un solvant pour former un liquide qui est soit pulvérisé, soit filé sur le substrat. Le filage consiste à étaler le liquide sur le substrat plat, qui est ensuite filé jusqu'à formation d'une couche uniforme. Une fois le solvant évaporé, le film mince est terminé.