Différents types de dépôts métalliques

Les couches minces nanostructurées ont contribué à repousser les limites de l'électronique et de la technologie modernes. Elles constituent l'une des pierres angulaires des dispositifs clés dans pratiquement tous les marchés qui nous viennent à l'esprit, de l'électronique grand public à la microscopie à ultra-résolution.

Chacun de ces divers domaines d'application est uni par un besoin de précision absolue aux plus petites échelles possibles. L'épaisseur des couches minces métalliques peut varier de quelques micromètres (μm) à quelques fractions de nanomètre (nm), ce qui exerce une pression unique sur l'obtention de morphologies uniformes et d'une grande stabilité. Les paramètres de qualité critiques pour les couches minces sont principalement basés sur la technique de dépôt du métal.

Qu'est-ce que le dépôt de métaux ?

Le dépôt de métaux décrit toute méthode par laquelle un matériau de départ métallique est dissous dans un solvant ou évaporé sous vide, puis précipité sur un substrat cible. Nous nous proposons ici d'explorer brièvement certains des différents types de dépôt de métaux, mais nous ne nous concentrerons pas sur le dépôt via des solutions aqueuses, car le traitement sous vide est largement préféré.

Les méthodes de dépôt de métaux par évaporation se déroulent sous vide poussé ou ultravide (HV/UHV) afin de permettre aux molécules en phase vapeur de se déplacer librement jusqu'à la cible. Les gaz contaminants présents dans l'environnement du vide peuvent contribuer aux collisions moléculaires qui entravent l'efficacité du processus et affectent la planéité du film mince.

Avant que le matériau de la couche mince ne pénètre dans l'environnement gazeux, il doit toutefois être évaporé par la source de chaleur. De nombreuses méthodes de dépôt de métaux se distinguent par la technologie utilisée pour ablater le matériau de départ. En voici quelques-unes.

Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)

Les méthodes chimiques de dépôt de métaux ne doivent pas être confondues avec les méthodes de dépôt chimique. vapeur (CVD). Le premier est un type de dépôt aqueux, tandis que le second est l'une des formes les plus courantes d'ingénierie du vide utilisées à ce jour. Dans le cas du dépôt en phase vapeur (CVD), des couches minces sont formées en induisant des réactions chimiques à l'anode cible en chauffant le substrat sous un flux de gaz réactifs. Cette technique est largement utilisée pour le dépôt de métaux tels que le molybdène, le tantale et le titane.

Epitaxie par faisceaux moléculaires (MBE)

L'une des formes les plus avancées de dépôt thermique de métaux est connue sous le nom d'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE). Il s'agit d'un processus relativement lent utilisé pour former des couches minces épitaxiales par la sublimation progressive de métaux de départ comme le gallium, un intermédiaire essentiel dans la fabrication des semi-conducteurs. Contrairement à de nombreuses formes de dépôt de métaux, l'épitaxie par faisceaux moléculaires ne se distingue pas par la technologie utilisée pour vaporiser les matières premières, mais par sa vitesse de dépôt incroyablement lente.

Dépôt physique en phase vapeur par faisceau d'électrons (EBPVD)

De nombreuses méthodes de dépôt de métaux utilisent des faisceaux d'électrons pour fondre et/ou sublimer les anodes cibles en raison de la relative facilité avec laquelle ils peuvent être générés et accélérés à des énergies cinétiques élevées. Le dépôt physique en phase vapeur par faisceau d'électrons (EBPVD) est peut-être la méthode la plus simple, car elle utilise tous les principes de base décrits ci-dessus.

En bref : Une anode cible est bombardée par une source d'énergie élevée qui provoque l'éjection de molécules en phase gazeuse, qui se déplacent en ligne directe vers une anode cible où elles précipitent et forment un revêtement uniforme.

Dépôt de métaux avec Platypus Technologies

Il existe de nombreuses autres méthodes de dépôt de métaux et l'évaporation. Certains de ces procédés, comme le dépôt par couche atomique (ALD), nécessitent des conditions de vide. D'autres, comme le dépôt de métal par laser (LMD), n'en ont pas besoin. Chez Platypus Tech, nous dépendons de l'évaporation par faisceaux d'électrons et d'environnements sous vide de haute pureté pour produire des couches minces sur mesure selon les spécifications du client.

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