Il existe différents procédés de dépôt sous vide utilisés pour créer des dépôts de couches minces (revêtements) de métaux, d’alliages et de non-métaux. Cette opération peut être réalisée par des moyens mécaniques, électromécaniques ou thermodynamiques. Les éléments chauffants à isolation minérale de Kamet ont une large gamme d’applications dans les systèmes de dépôt.
Qu’est-ce que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ?
Le dépôt chimique en phase vapeur est un procédé de dépôt de couches minces sous vide utilisant des réactions chimiques induites thermiquement à la surface du substrat. Le processus varie légèrement en fonction du matériau utilisé.
- Lorsque le revêtement est un métal ou un alliage, il est vaporisé soit par chauffage, soit par changement de pression. Les vapeurs se déposent ensuite sur la tranche de semi-conducteur (substrat) plus froide, créant ainsi un revêtement uniforme.
- Lorsque le revêtement est un polymère, par exemple le nitrure de silicium, deux ou plusieurs précurseurs gazeux (monomères) sont décomposés à chaud et réagissent ensuite ensemble dans la chambre à vide pour former un nouveau composé polymère qui se dépose sous forme de couche mince sur le substrat.
L’ajustement de la pression, de la température et de la durée influe sur l’épaisseur de la couche déposée. En fait, il existe un certain nombre de sous-catégories de procédés CVD en fonction de ces variables. Il s’agit notamment des sous-catégories suivantes
- Dépôt chimique en phase vapeur à pression atmosphérique (APCVD) : il s’agit d’un procédé thermique à pression atmosphérique qui permet des taux de dépôt élevés. Des températures extrêmement élevées sont nécessaires, entre 1000°C et 1300°C.
- Dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD) : utilise une pression et une chaleur faibles pour créer une réaction avec un gaz précurseur sur le substrat solide. La pression réduite diminue les réactions indésirables en phase gazeuse et améliore l’uniformité du film sur la tranche du semi-conducteur. La température se situe généralement entre 570°C et 650°C.
- Dépôt chimique en phase vapeur sous ultravide (UHCVD) : il s’effectue à très basse pression, généralement inférieure à 10-6 Pa.
- Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) : il s’agit d’un procédé de dépôt de couches minces à basse température (et donc plus économique). Il fonctionne à une température comprise entre 100°C et 400°C. Du plasma froid est ajouté à des gaz réactifs pour créer le revêtement souhaité sur le substrat.
- Dépôt chimique en phase vapeur photo-initié (PICVD) : utilise la lumière UV pour stimuler les réactions chimiques. Il est similaire au PECVD, étant donné que les plasmas sont de puissants émetteurs de rayonnement UV. Dans certaines conditions, le dépôt en phase vapeur par photo-initiation peut fonctionner à la pression atmosphérique ou à une pression proche de celle-ci.
- Dépôt par couches atomiques (ALD) : il utilise plusieurs gaz en alternance. Chaque gaz réagit avec la surface du substrat et la sature. La chambre est ensuite purgée avec un gaz inerte avant de laisser entrer un autre gaz réactif pour former la couche de dépôt suivante. Cette technique est également utilisée dans les nanotechnologies.
Quels sont les avantages et les inconvénients de la MCV ?
Le dépôt en phase vapeur peut être utilisé pour réaliser des couches minces sur une large gamme de matériaux tels que le verre, les céramiques, les métaux et les alliages métalliques, à une vitesse de dépôt relativement élevée. L’un des avantages de la CVD par rapport au dépôt physique en phase vapeur (PVD) est qu’elle permet de créer des couches uniformes, même sur des formes complexes. En fait, cette caractéristique, combinée à la grande pureté du dépôt CVD, le rend très utile dans les processus sensibles de la nanotechnologie. Il est facile d’éliminer les impuretés des précurseurs gazeux lors du dépôt chimique en phase vapeur. C’est un autre avantage pour les applications nanotechnologiques.
En revanche, les précurseurs CVD peuvent être hautement toxiques, explosifs ou corrosifs et les produits résiduels constituent des déchets dangereux. En outre, certains des précurseurs peuvent être coûteux.
Quelles sont les solutions de chauffage proposées par Kamet pour les procédés CVD ?
Il existe de multiples façons de chauffer les processus dans les applications de revêtement CVD, l’une des plus importantes et des plus utilisées étant le chauffage résistif. C’est le domaine d’expertise de Kamet, qui propose une gamme d’éléments chauffants à isolation minérale de haute qualité, parfaitement adaptés aux applications CVD. Les microchauffeurs sont un autre exemple de solution de chauffage sur mesure pour le dépôt en phase vapeur.
En raison de l’utilisation du dépôt en phase vapeur pour les nanotechnologies, la performance thermique est essentielle pour contrôler le dépôt de couches minces et garantir la qualité. Chez Kamet, nous disposons du savoir-faire nécessaire pour concevoir des systèmes de chauffage sur mesure qui répondent aux défis posés par les différents procédés de dépôt en phase vapeur. Nos réchauffeurs de précision à haute température peuvent être associés à des capteurs de température de pointe, garantissant ainsi l’uniformité thermique qui est cruciale pour ces procédés.
Avantages des éléments chauffants à isolation minérale pour le dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
- Températures jusqu’à 1000°C
- Des matériaux de gaine personnalisés sont disponibles pour s’adapter à tous les environnements.
- Transitions transparentes entre les sections chaudes et froides des appareils de chauffage
- Les sections chaudes et froides ont des diamètres égaux
- La terminaison est simple grâce aux extrémités froides qui évitent la surchauffe.
- Adapté à une densité de puissance élevée
- Uniformité de la distribution de la chaleur à une source, une plaquette, une cible ou un substrat
- Un grand rayon de courbure permet aux éléments chauffants de s’adapter aux applications complexes et incurvées.
- Chauffage précis pour les processus critiques
- Il est possible de concevoir des modèles plus minces et de faible masse.
- Temps de chauffe rapide
- Les éléments chauffants scellés empêchent toute contamination
- Desthermocouples peuvent être inclus dans la conception.
Pour en savoir plus sur notre travail pour l’industrie des semi-conducteurs, cliquez ici. Si vous avez des questions ou si vous souhaitez nous parler de votre application. Vous pouvez nous contacter via ce formulaire.