Principes et technologie du revêtement par dépôt physique en phase vapeur (PVD) (2/2) - VeTek Semiconductor

Revêtement par évaporation par faisceau d'électrons

En raison de certains inconvénients du chauffage par résistance, tels que la faible densité d'énergie fournie par la source d'évaporation par résistance, une certaine évaporation de la source d'évaporation elle-même affectant la pureté du film, etc., de nouvelles sources d'évaporation doivent être développées. Le revêtement par évaporation par faisceau d'électrons est une technologie de revêtement qui place le matériau d'évaporation dans un creuset refroidi à l'eau, utilise directement un faisceau d'électrons pour chauffer le matériau du film, vaporise le matériau du film et le condense sur le substrat pour former un film. La source d'évaporation par faisceau d'électrons peut être chauffée jusqu'à 6 000 degrés Celsius, ce qui peut faire fondre presque tous les matériaux courants et déposer des films minces sur des substrats tels que des métaux, des oxydes et des plastiques à grande vitesse.

Dépôt d'impulsions laser

Dépôt laser pulsé (PLD)est une méthode de fabrication de film qui utilise un faisceau laser pulsé à haute énergie pour irradier le matériau cible (matériau cible en vrac ou matériau en vrac à haute densité pressé à partir d'un matériau de film en poudre), de sorte que le matériau cible local s'élève à une température très élevée en un instant et se vaporise, formant un film mince sur le substrat.

Épitaxie par faisceau moléculaire

L'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) est une technologie de préparation de couches minces qui permet de contrôler avec précision l'épaisseur du film épitaxial, le dopage du film mince et la planéité de l'interface à l'échelle atomique. Il est principalement utilisé pour préparer des films minces de haute précision pour les semi-conducteurs tels que les films ultra-minces, les puits quantiques multicouches et les super-réseaux. Il s’agit de l’une des principales technologies de préparation pour la nouvelle génération d’appareils électroniques et optoélectroniques.

L'épitaxie par jet moléculaire est une méthode de revêtement qui place les composants du cristal dans différentes sources d'évaporation, chauffe lentement le matériau du film dans des conditions d'ultra-vide de 1e-8Pa, forme un flux de faisceau moléculaire et le pulvérise sur le substrat à une certaine vitesse. vitesse de mouvement thermique et une certaine proportion, fait croître des films minces épitaxiaux sur le substrat et surveille le processus de croissance en ligne.

Essentiellement, il s'agit d'un revêtement par évaporation sous vide, comprenant trois processus : la génération de faisceaux moléculaires, le transport de faisceaux moléculaires et le dépôt de faisceaux moléculaires. Le diagramme schématique de l’équipement d’épitaxie par jet moléculaire est présenté ci-dessus. Le matériau cible est placé dans la source d'évaporation. Chaque source d'évaporation possède un déflecteur. La source d'évaporation est alignée avec le substrat. La température de chauffage du substrat est réglable. De plus, il existe un dispositif de surveillance permettant de surveiller en ligne la structure cristalline du film mince.

Revêtement par pulvérisation sous vide

Lorsque la surface solide est bombardée de particules énergétiques, les atomes sur la surface solide entrent en collision avec les particules énergétiques, et il est possible d'obtenir suffisamment d'énergie et d'élan et de s'échapper de la surface. Ce phénomène est appelé pulvérisation. Le revêtement par pulvérisation cathodique est une technologie de revêtement qui bombarde des cibles solides avec des particules énergétiques, pulvérisant les atomes cibles et les déposant sur la surface du substrat pour former un film mince.

L'introduction d'un champ magnétique sur la surface cible de la cathode peut utiliser le champ électromagnétique pour contraindre les électrons, étendre le chemin des électrons, augmenter la probabilité d'ionisation des atomes d'argon et obtenir une décharge stable sous basse pression. La méthode de revêtement basée sur ce principe est appelée revêtement par pulvérisation magnétron.

Le schéma de principe dePulvérisation magnétron DCest comme indiqué ci-dessus. Les principaux composants de la chambre à vide sont la cible de pulvérisation magnétron et le substrat. Le substrat et la cible se font face, le substrat est mis à la terre et la cible est connectée à une tension négative, c'est-à-dire que le substrat a un potentiel positif par rapport à la cible, de sorte que la direction du champ électrique vient du substrat. à la cible. L'aimant permanent utilisé pour générer le champ magnétique est placé à l'arrière de la cible, et les lignes de force magnétiques pointent du pôle N de l'aimant permanent au pôle S et forment un espace fermé avec la surface cible de la cathode. 

La cible et l'aimant sont refroidis par de l'eau de refroidissement. Lorsque la chambre à vide est évacuée à moins de 1e-3Pa, Ar est rempli dans la chambre à vide jusqu'à 0,1 à 1Pa, puis une tension est appliquée aux pôles positif et négatif pour provoquer une décharge luminescente du gaz et former un plasma. Les ions argon dans le plasma d'argon se déplacent vers la cible cathodique sous l'action de la force du champ électrique, sont accélérés lorsqu'ils traversent la zone sombre de la cathode, bombardent la cible et pulvérisent les atomes cibles et les électrons secondaires.

Dans le processus de revêtement par pulvérisation DC, certains gaz réactifs sont souvent introduits, tels que l'oxygène, l'azote, le méthane ou le sulfure d'hydrogène, le fluorure d'hydrogène, etc. Ces gaz réactifs sont ajoutés au plasma d'argon et sont excités, ionisés ou ionisés avec l'Argon. atomes pour former une variété de groupes actifs. Ces groupes activés atteignent la surface du substrat avec les atomes cibles, subissent des réactions chimiques et forment des films composés correspondants, tels que des oxydes, des nitrures, etc. Ce processus est appelé pulvérisation magnétron réactive DC.

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