Techniques de dépôt de couches minces

Les techniques de dépôt de couches minces (TFD) sont largement utilisées dans le développement et la production de composants pour la conversion et le stockage d’énergie, les nanotechnologies et les semi-conducteurs. Ainsi de nombreux instruments doivent être intégrés au sein d’une boîte à gants ou interfacés par une bride. C’est le cas des instruments utilisés dans le développement des batteries lithium, des cellules photovoltaïques organiques, des OLEDS ou autres capteurs électroniques.

Quelles sont les techniques de dépôt de couches minces ?

Les techniques de dépôt de couches minces consistent à déposer un film mince de matériau sur des couches déjà déposées ou sur un substrat. Le terme « mince » est relatif car la plupart des techniques de dépôts permettent de déposer des épaisseurs de quelques nanomètres. Certains, comme l’épitaxie par jet moléculaire, permettent même de déposer une seule couche atomique à la fois.

Le processus chimique et le processus physique sont les deux principales techniques de dépôt de couches minces. Cependant, la technique à retenir dépend essentiellement de l’application désirée et des propriétés des couches à déposer.

Dans le cas du processus chimique, la réaction chimique subie par le fluide précurseur sur la surface solide donne une couche solide. Le dépôt se fait donc sur toute la surface.

Quant au processus physique, celui-ci implique des procédés thermodynamiques, électromécaniques et mécaniques pour la production d’une couche mince de solide. Le matériau est placé dans un environnement où le substrat sera déposé. L’énergie des particules qui s’échappent de la surface du matériau est récupérée par une surface plus froide (substrat) placée en face de la source du matériau. Lorsqu’elles arrivent sur le substrat, elles forment alors une couche solide. La zone de travail est sous vide, dans des conditions douces (pression de l’ordre du bar ou du mbar, basse température). De cette manière, le mouvement des particules est plus rapide, mais la présence intempestive de molécules ou d’atomes dans l’atmosphère environnante est également limitée.

Équipements pour le dépôt de couches minces

Équipements de dépôt de couches minces

Différents équipements sont nécessaires pour la réalisation des techniques de dépôts de couches minces. Parmi les équipements devant être intégrés à l’outil de confinement, on peut citer :

Un équipement pour l’Atomic Layer Deposition (ALD)

Elle est une forme particulière de la Chemical Vapour Deposition (CVD). Sa particularité : une introduction séquentielle des précurseurs au sein de la chambre de réaction. Ce procédé offre une qualité structurelle supérieure malgré sa lenteur par rapport aux autres techniques. Dans l’énergie, les matériaux et électronique organique, il permet le dépôt couche par couches de NiO, SnO2, ZnO, Al2O3, TiO2, MgO, Nb2O5, SiO2.

L’équipement dédié au dépôt par procédé Slot Die

Le procédé Slot Die permet le dépôt de couches minces sur des substrats de taille importante (polymère ou verre, flexibles ou rigides). Il est destiné à une mise à l’échelle de process de dépôt, en général en roll-to-roll.

Équipement pour l’évaporation sous vide

Le matériau organique ou métallique est évaporé sous ultra-vide. L’évaporation sous vide permet le dépôt de couches minces sur une surface plane d’un wafer ou d’un substrat.

Équipement pour l’impression par procédé jet d’encre

Il permet de déposer sur la surface plane de divers types de substrat une couche mince de liquides fonctionnels. Ces substrats peuvent atteindre de plus grandes dimensions (format A4, en général). Sont utilisés, les encres conductrices (Argent, PEDOT-PSS) ou les encres diélectriques (polymères).

Le Spincoater

Cet équipement permet le dépôt d’une couche mince sur la surface plane d’un wafer ou d’un substrat par enduction centrifuge.

Les plaques chauffantes

Cet équipement est destiné au traitement thermique de substrat, aux synthèses et préparation de matériaux, recuit de résines après la réalisation du dépôt de couches minces.

Les boîtes à gants compatibles

Jacomex propose des boîtes à gants compatibles au dépôt de couches minces, la PureEvo et la PureMod. En outre, nos boîtes à gants présentent de nombreux avantages : maintien durable de la pureté, coûts de fonctionnement réduits, régénérations espacées dans le temps, maintenance simplifiée, stabilité et qualité d’atmosphère.

La boîte à gants PureEvo (< 1 PPM H2O – O2)

La PureEvo a été créée pour l’industrie et la recherche à des fins d’applications complexes sous atmosphère contrôlée. Elle est équipée d’un système de purification autonome, d’un sas de transfert, d’une régulation automatique de pression sans pompe à vide, d’une pompe à vide double étage (21 m3/h), d’analyseurs H2O et/ou O2, d’un bloc de purification simple ligne à régénération automatique. Exceptionnellement performante et flexible, elle permet l’intégration de machines et d’équipements dédiés au dépôt de couches minces.

La PureEvo a des capacités d’épuration étendue (55 L O2 – 1500 g H2O) de manière à permettre des expériences sécurisées dans des volumes (importants à très importants) de boîte à gants.

La boîte à gants PureMod (< 1 PPM H2O – O2)

Pour des process sous atmosphère contrôlée, la PureMod est une boîte à gants parfaitement adaptée. Disposant de très hautes performances, la PureMod convient au développement expérimental ou industriel nécessitant une grande pureté de l’atmosphère. Ses paramètres sont ajustables et l’enregistrement, avec tracé des données (H20, O2, Pr, T), se fait en continu. Ses capacités d’épuration sont étendues (45 L O2 – 1250 g H2O) pour des expérimentations dans des volumes importants de boîtes à gants.