Le dépôt par pulvérisation cathodique est une technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD).
Elle consiste à éjecter des atomes d'un matériau cible solide grâce à un bombardement de particules à haute énergie.
Ces atomes éjectés sont ensuite déposés sur un substrat pour former un film mince.
Le procédé utilise une chambre à vide, un gaz contrôlé (généralement de l'argon) et l'alimentation électrique d'une cathode pour créer un plasma.
Les 5 étapes clés expliquées
1. Installation de la chambre à vide
Le processus commence dans une chambre à vide.
Un gaz contrôlé, généralement de l'argon, est introduit.
L'environnement sous vide est crucial car il réduit le nombre de molécules de gaz qui pourraient interférer avec le processus de dépôt.
2. Création du plasma
Une cathode, qui est la cible de pulvérisation constituée du matériau à déposer, est alimentée électriquement.
Cette énergie crée un plasma en ionisant le gaz argon.
Le plasma est constitué d'électrons libres et d'ions argon.
3. Bombardement ionique
Les électrons libres du plasma accélèrent vers l'anode.
Ils entrent en collision avec des atomes d'argon et les transforment en ions argon chargés positivement.
Ces ions sont alors attirés par la cathode chargée négativement (cible de pulvérisation) et entrent en collision avec elle à grande vitesse.
4. Éjection des atomes de la cible
Les collisions à haute énergie entre les ions argon et le matériau de la cible provoquent l'éjection ou la "pulvérisation" des atomes de la cible.
Il s'agit du mécanisme clé du dépôt par pulvérisation cathodique.
Le transfert d'énergie des ions vers les atomes de la cible conduit à leur éjection.
5. Dépôt sur le substrat
Les atomes éjectés traversent le vide et se déposent sur un substrat placé à proximité.
Le substrat peut être constitué de divers matériaux tels que le silicium, le verre ou les plastiques.
Le film déposé peut avoir des propriétés spécifiques telles que la réflectivité, la conductivité électrique ou la dureté mécanique, en fonction du matériau cible et des paramètres du processus.
6. Optimisation et contrôle
Le processus de pulvérisation peut être optimisé en ajustant différents paramètres.
Il s'agit notamment de la pression du gaz, de la puissance appliquée à la cathode, de la distance entre la cible et le substrat et de l'angle de dépôt.
Cela permet de contrôler les propriétés du film déposé, notamment son épaisseur, son uniformité et sa structure.
Historique et applications
Le dépôt par pulvérisation cathodique a été observé pour la première fois au milieu du 19e siècle.
Elle a été développée en tant que technique de dépôt de couches minces au début du 20e siècle.
Elle a depuis évolué avec les progrès de la technologie du vide et l'introduction de techniques telles que la pulvérisation magnétron.
Aujourd'hui, elle est largement utilisée dans diverses industries, notamment l'électronique, l'optique et la fabrication.
Les applications comprennent le revêtement de disques durs d'ordinateurs, de circuits intégrés et de films optiques.
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