Le dépôt CVD à filament chaud est la méthode la plus ancienne et la plus répandue de croissance de diamant à basse pression. En 1982, Matsumoto et al. ont chauffé un filament de métal réfractaire à plus de 2 000 °C, température à laquelle le gaz H2 traversant le filament a produit facilement des atomes d'hydrogène. La production d'hydrogène atomique lors de la pyrolyse des hydrocarbures a augmenté la vitesse de dépôt des films de diamant. Le diamant est déposé sélectivement et la formation de graphite est inhibée, ce qui permet d'obtenir des vitesses de dépôt de films de diamant de l'ordre de mm/h, une vitesse de dépôt très élevée pour les méthodes couramment utilisées dans l'industrie. Le dépôt CVD à filament chaud peut être réalisé avec diverses sources de carbone, telles que le méthane, le propane, l'acétylène et d'autres hydrocarbures, et même certains hydrocarbures oxygénés, comme l'acétone, l'éthanol et le méthanol. L'ajout de groupes oxygénés élargit la plage de températures de dépôt du diamant.
Outre le système HFCVD classique, il existe plusieurs modifications. La plus courante est un système combinant plasma DC et HFCVD. Dans ce système, une tension de polarisation peut être appliquée au substrat et au filament. Une polarisation positive constante sur le substrat et une polarisation négative sur le filament provoquent le bombardement d'électrons sur le substrat, permettant ainsi la désorption de l'hydrogène de surface. Cette désorption entraîne une augmentation de la vitesse de dépôt du film de diamant (environ 10 mm/h), une technique connue sous le nom de HFCVD assisté par électrons. Lorsque la tension de polarisation est suffisamment élevée pour créer une décharge plasma stable, la décomposition de l'hydrogène et des hydrocarbures augmente considérablement, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse de croissance. Lorsque la polarisation est inversée (le substrat est polarisé négativement), un bombardement ionique se produit sur le substrat, ce qui entraîne une augmentation de la nucléation du diamant sur les substrats non diamantés. Une autre modification est le remplacement d'un seul filament chaud par plusieurs filaments différents afin d'obtenir un dépôt uniforme et finalement une grande surface de film de diamant. L'inconvénient du HFCVD est que l'évaporation thermique du filament peut former des contaminants dans le film de diamant.
(2) CVD plasma micro-ondes (MWCVD)
Dans les années 1970, des scientifiques ont découvert que la concentration d'hydrogène atomique pouvait être augmentée grâce au plasma CC. Le plasma est ainsi devenu une autre méthode pour favoriser la formation de films de diamant en décomposant H2 en hydrogène atomique et en activant des groupes atomiques carbonés. Outre le plasma CC, deux autres types de plasma ont également retenu l'attention : le plasma micro-ondes CVD, dont la fréquence d'excitation est de 2,45 GHz, et le plasma RF CVD, dont la fréquence d'excitation est de 13,56 MHz. Les plasmas micro-ondes sont uniques car la fréquence micro-ondes induit des vibrations électroniques. Lorsque les électrons entrent en collision avec des atomes ou des molécules de gaz, un taux de dissociation élevé se produit. Le plasma micro-ondes est souvent qualifié de matière composée d'électrons « chauds », d'ions « froids » et de particules neutres. Lors du dépôt de couches minces, les micro-ondes pénètrent dans la chambre de synthèse CVD assistée par plasma par une fenêtre. Le plasma luminescent est généralement de forme sphérique, et la taille de la sphère augmente avec la puissance micro-ondes. Les films minces de diamant sont cultivés sur un substrat dans un coin de la région luminescente, et le substrat n'a pas besoin d'être en contact direct avec la région luminescente.
–Cet article est publié parfabricant de machines de revêtement sous videGuangdong Zhenhua
Date de publication : 19 juin 2024