Le dépôt physique en phase vapeur (PVD) est un procédé utilisé pour créer des films minces en transférant un matériau cible sur un substrat. Le transfert est réalisé par des moyens purement physiques contrairement au dépôt chimique en phase vapeur, qui utilise des réactions chimiques pour créer les films minces. Les semi-conducteurs, les puces informatiques, les disques compacts (CD) et les disques vidéo numériques (DVD) sont généralement créés par ce processus.
Il existe trois principaux types de dépôt physique en phase vapeur : l’évaporation, la pulvérisation cathodique et la coulée. Les techniques d’évaporation commencent par placer le matériau cible dans une chambre à vide, ce qui réduit la pression et augmente le taux d’évaporation. Le matériau est ensuite porté à ébullition, et les particules gazeuses du matériau cible se condensent sur les surfaces de la chambre, y compris sur le substrat.
Les deux principales méthodes de chauffage pour le dépôt physique en phase vapeur par évaporation sont le chauffage par faisceau d’électrons et le chauffage résistif. Pendant le chauffage par faisceau d’électrons, un faisceau d’électrons est dirigé vers une zone spécifique du matériau cible, provoquant le réchauffement et l’évaporation de cette zone. Cette méthode est bonne pour contrôler les zones spécifiques de la cible qui doivent être évaporées. Pendant le chauffage résistif, le matériau cible est placé dans un conteneur, généralement en tungstène, et le conteneur est chauffé avec un courant électrique élevé. Le mode de chauffage utilisé lors du dépôt physique en phase vapeur par évaporation varie en fonction de la nature du matériau cible.
Les processus de pulvérisation commencent également avec le matériau cible dans une chambre à vide, mais la cible est brisée par les ions du plasma gazeux plutôt que par évaporation ou ébullition. Au cours du processus, un courant traverse un plasma gazeux, provoquant la formation de cations positifs. Ces cations bombardent le matériau cible et éliminent les petites particules qui traversent la chambre et se déposent sur le substrat.
Comme l’évaporation, les techniques de pulvérisation varient en fonction du matériau cible. Certains utiliseront des sources d’alimentation à courant continu (CC), tandis que d’autres utiliseront des sources d’alimentation à radiofréquence (RF). Certains systèmes de pulvérisation cathodique emploient également des aimants pour diriger le mouvement des ions, tandis que d’autres auront un mécanisme pour faire tourner le matériau cible.
La coulée est une autre méthode principale de dépôt physique en phase vapeur, et elle est le plus souvent utilisée pour
polymère
matériaux cibles et pour la photolithographie. Au cours de ce processus, le matériau cible est dissous dans un
solvant
pour former un liquide qui est soit pulvérisé soit filé sur le substrat. Le filage consiste à étaler le liquide sur le substrat plat, qui est ensuite filé jusqu’à ce qu’une couche uniforme soit formée. Une fois le solvant évaporé, le film mince est complet.