1. Caractéristiques du revêtement par pulvérisation cathodique
Comparé au revêtement par évaporation sous vide classique, le revêtement par pulvérisation cathodique présente les caractéristiques suivantes :
(1) Toute substance peut être pulvérisée par pulvérisation cathodique, notamment les éléments et composés à point de fusion élevé et à faible pression de vapeur. Tout matériau solide, qu'il s'agisse d'un métal, d'un semi-conducteur, d'un isolant, d'un composé ou d'un mélange, sous forme de bloc ou de granulés, peut servir de cible. La faible décomposition et le faible fractionnement observés lors de la pulvérisation cathodique de matériaux isolants et d'alliages tels que les oxydes permettent de préparer des couches minces et des films d'alliages à composition uniforme, similaire à celle du matériau cible, voire des films supraconducteurs à composition complexe. De plus, la pulvérisation cathodique réactive peut également être utilisée pour produire des films de composés totalement différents du matériau cible, tels que les oxydes, les nitrures, les carbures et les siliciures.
(2) Bonne adhérence entre le film déposé par pulvérisation cathodique et le substrat. L'énergie des atomes pulvérisés étant de un à deux ordres de grandeur supérieure à celle des atomes évaporés, la conversion énergétique des particules de haute énergie déposées sur le substrat génère une énergie thermique plus importante, ce qui renforce l'adhérence des atomes pulvérisés au substrat. Une partie de ces atomes de haute énergie est injectée à des degrés divers, formant une couche de pseudo-diffusion sur le substrat où les atomes pulvérisés et les atomes du matériau du substrat sont miscibles. De plus, lors du bombardement par les particules de pulvérisation, le substrat est systématiquement nettoyé et activé dans la zone de plasma, ce qui élimine les atomes précipités mal adhérents et purifie et active la surface du substrat. Par conséquent, l'adhérence du film déposé par pulvérisation cathodique au substrat est considérablement améliorée.
(3) Haute densité de revêtement par pulvérisation cathodique, moins de trous d'épingle et une pureté plus élevée de la couche de film car il n'y a pas de contamination du creuset, qui est inévitable dans le dépôt de vapeur sous vide pendant le processus de revêtement par pulvérisation cathodique.
(4) Bonne contrôlabilité et répétabilité de l'épaisseur du film. Le courant de décharge et le courant cible étant contrôlables séparément lors de la pulvérisation cathodique, l'épaisseur du film peut être ajustée en agissant sur le courant cible. Ainsi, la contrôlabilité et la reproductibilité de l'épaisseur du film par pulvérisation cathodique répétée sont excellentes, permettant le dépôt efficace d'un film d'épaisseur prédéterminée. De plus, la pulvérisation cathodique permet d'obtenir une épaisseur de film uniforme sur une grande surface. Cependant, les technologies de pulvérisation cathodique classiques (principalement la pulvérisation dipolaire) nécessitent un équipement complexe et un dispositif haute pression ; la vitesse de formation du film est faible (0,1 à 5 nm/min pour l'évaporation sous vide, contre 0,01 à 0,5 nm/min pour la pulvérisation cathodique) ; l'élévation de température du substrat est importante et ce dernier est sensible aux impuretés gazeuses. Néanmoins, grâce au développement des technologies de pulvérisation cathodique RF et magnétron, des progrès considérables ont été réalisés en matière de rapidité de dépôt et de réduction de la température du substrat. De plus, ces dernières années, de nouvelles méthodes de revêtement par pulvérisation cathodique sont étudiées – basées sur la pulvérisation cathodique magnétronique planaire – afin de minimiser la pression de l'air de pulvérisation jusqu'à une pulvérisation à pression nulle où la pression du gaz d'admission pendant la pulvérisation sera nulle.
Date de publication : 8 novembre 2022