PVD vs CVD

Pour discuter des différences entre les processus de dépôt chimique et physique en phase vapeur, nous devons les décrire.

Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) - Un précurseur est introduit dans une chambre de réaction et est contrôlé par des régulateurs de débit équilibrés et des vannes de régulation. Les molécules précurseurs passent par le substrat, sont entraînées dans la couche limite et sont déposées sur la surface du substrat.

Le dépôt physique en phase vapeur (PVD) consiste en différentes méthodes, telles que l'évaporation, la pulvérisation cathodique et l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).

Evaporation: Le matériau est chauffé à une phase gazeuse, où il diffuse ensuite sous vide au substrat.

Pulvérisation: le plasma est généré en premier; ce plasma contient des ions argon et des électrons. Ensuite, les atomes de la cible sont éjectés après avoir été frappés par des ions argon. Les atomes de la cible traversent ensuite le plasma et forment une couche sur le substrat.

Épitaxie par faisceau moléculaire: Le substrat est nettoyé et chargé dans une chambre qui est évacuée et chauffée pour chasser les contaminants de surface et rendre rugueuse la surface du substrat. Les faisceaux moléculaires émettent une petite quantité de matériau source à travers un obturateur, qui s'accumule ensuite sur le substrat.

Avantages et inconvénients  

Selon l'application, il existe des arguments solides pour l'utilisation de l'un ou l'autre processus (PVD ou CVD). Une raison d'utiliser un procédé de dépôt physique en phase vapeur (tel que la pulvérisation cathodique) au lieu du dépôt chimique en phase vapeur est l'exigence de température. Les procédés CVD fonctionnent à des températures beaucoup plus élevées que les procédés PVD, généralement entre 300 ° C et 900 ° C. Cette chaleur est fournie par un four, une bobine RF ou un laser, mais elle chauffe toujours le substrat. Les substrats qui ne peuvent tolérer cette température doivent avoir des couches minces déposées par la forme physique du dépôt en phase vapeur à la place. L'avantage de la température du substrat dans certains procédés CVD est qu'il y a moins de dépôt de déchets, en particulier dans les réacteurs à paroi froide, car seules les surfaces chauffées sont revêtues. Avec l'utilisation d'un système de chauffage au laser, le processus de dépôt chimique en phase vapeur devient sélectif sur le trajet du laser; ceci est un avantage distinct par rapport aux méthodes de dépôt physique en phase vapeur telles que la pulvérisation cathodique. L'épitaxie par faisceau moléculaire (procédé PVD) a un avantage distinct du contrôle du niveau atomique de la composition chimique, de l'épaisseur du film et de la netteté de la transition. Ce processus est relativement plus cher, mais vaut le coût supplémentaire pour les applications qui exigent une plus grande précision. La pulvérisation cathodique (procédé PVD) ne nécessite pas l'utilisation de matériaux précurseurs spécialisés tels qu'utilisés en CVD. La pulvérisation a une plus large gamme de matériaux facilement disponibles pour le dépôt. Un autre avantage du dépôt physique en phase vapeur par rapport au dépôt chimique en phase vapeur est le problème de sécurité des matériaux utilisés pour le dépôt chimique en phase vapeur. On sait que certains précurseurs et certains sous-produits sont toxiques, pyrophoriques ou corrosifs. Cela peut entraîner des problèmes de manutention et de stockage. Il existe des applications qui pourraient utiliser l'une ou l'autre méthode de dépôt avec succès. Cependant, un ingénieur expérimenté peut facilement recommander un dépôt chimique ou physique en phase vapeur pour un travail en fonction de critères tels que le coût, l'épaisseur du film, la disponibilité du matériau source et le contrôle de la composition.