Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
L’ALD Spatial (SALD) est une variation de l’ALD où les précurseurs sont injectés en des endroits différents, et séparés par une région inerte. La croissance du film est réalisée par exposition du substrat à des emplacements contenant des précurseurs différents. Dans cet article, les principes fondamentaux de la SALD et son développement historique sont présentés. Ensuite, une description succincte des différents réacteurs développés à ce jour est fournie, suivie par la description des aspects de dynamique des fluides et les défis techniques particuliers associés à la SALD. Enfin, certaines des applications de la SALD sont décrites.
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David MUÑOZ-ROJAS : Chargé de Recherche, CNRS - Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), Université Grenoble Alpes (UGA)-CNRS, Grenoble, France
INTRODUCTION
Domaine : Techniques de dépôt de couches minces
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Dépôt chimique en phase vapeur
Domaines d’application : Matériaux pour l’énergie et la microélectronique, couches minces fonctionnelles, protection contre la corrosion, nano-ingénierie de la surface et interface.
Principaux acteurs français :
-
Centres de compétence : Laboratoire des Matériaux et du Génie physique (Grenoble INP, CNRS),
-
Industriels : EnHelios Nanotech
Autres acteurs dans le monde :
Beneq, Applied Materials, Jusung Engeenering, Solaytec, TNO, Kodak
Contact : [email protected]
Dans l’Atomic Layer Deposition classique (ALD), les précurseurs sont exposés séquentiellement au substrat par le biais de courtes injections, tout en étant maintenus physiquement séparés par des étapes de purge intermédiaires. L’ALD Spatial (SALD) est une variation récemment développée de l’ALD pour laquelle les précurseurs sont continuellement envoyés en des endroits différents, et séparés par une région ou zone contenant un gaz inerte. La croissance du film est réalisée par exposition du substrat à des emplacements contenant des précurseurs différents. Elle peut en outre être réalisée à la pression ambiante, sans la nécessité du recours au vide. En conséquence, l’ALD devient plus rapide, compatible avec les techniques à haut débit tels que roll-to-roll (R2R), et beaucoup plus polyvalente, plus facile et moins chère à développer à grande échelle.
Depuis les premières publications en 2004 et 2008 sur le sujet, le nombre de publications ne cesse d’augmenter, atteignant près de 70 articles en 2016. La SALD a également fait la transition du laboratoire à l’échelle industrielle et plusieurs systèmes commerciaux sont déjà disponibles à la fois pour le laboratoire et à l’échelle de la production.
Parce que au sein de la SALD, les précurseurs sont continuellement injectés, une séparation efficace par le flux de gaz/zone inerte doit être assurée. L’étude analytique de la dynamique des fluides et la modélisation sont donc couramment utilisées lors de la conception de réacteurs et pour évaluer les conditions de dépôt optimales.
La combinaison des atouts uniques de l’ALD avec des taux de dépôt beaucoup plus élevés et la possibilité de déposer à l’air, la flexibilité de la conception et le facile développement à grande échelle devraient faire de la SALD l’une des principales techniques de dépôt de couches minces.
Cet article présente les éléments nécessaires pour découvrir les principes de la SALD et ses applications.
le lecteur trouvera en fin d’article un tableau des sigles, notations et symboles utilisés tout au long de l’article.
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MOTS-CLÉS
dépôt par couche atomique dépôt par couche atomique spatiale procédé à haut débit nano-ingénierie de Surface et de l'interface dépôt de couches minces
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Garder les précurseurs séparés : Les bâtis de SALD
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1. SALD vs ALD
La technique ALD a été brevetée en 1977 par T. Suntola . Dans ce premier brevet, les approches temporelle et spatiale ont déjà été proposées. Dans le premier cas, les précurseurs sont injectés sous forme d’injections consécutives séparées par des étapes de purge (et donc séparés dans le temps). Dans le deuxième, les précurseurs sont fournis en continu en différents endroits, et c’est le substrat qui se déplace d’un endroit à un autre (ainsi les précurseurs sont déposés en étant séparés dans l’espace, voir figure 1).
Dans tous les schémas de bâtis proposés dans le premier brevet de Suntola, la réaction a lieu à l’intérieur des chambres de dépôt qui fonctionnent sous vide. Curieusement, bien que les trois premiers réacteurs proposés par Suntola fussent à séparation spatiale, suivis de deux réacteurs temporels (figure 2), l’ALD a traditionnellement été développée en se basant uniquement sur les approches temporelles, à la fois industriellement et au niveau du laboratoire, jusqu’à récemment.
Quelques années plus tard, dans un nouveau brevet de 1983, Suntola introduit l’idée d’utiliser un flux de gaz inerte pour séparer les différents précurseurs, comme une alternative à la purge sous vide . Il a appliqué à nouveau ce principe aux deux types de réacteurs, temporels et spatiaux (figure 3). Cela a été étayé par une étude analytique de la diffusion des précurseurs à travers l’écoulement de gaz inerte en fonction de la conception du réacteur...
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SALD vs ALD
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SUNTOLA (T.S.), ANTSON (J.) - Method for producing compound thin films. - 4, 058, 430 (1977).
-
(2) - SUNTOLA (T.S.), PAKKALA (A.J.), LINDFORS (S.G.) - Apparatus for performing growth of compound thin films. - 4, 389, 973 (1983).
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(3) - NONOBE (S.), TAKAHASHI (N.), NAKAMURA (T.) - Solid State Sci. - 6, 1217-1219 (2004).
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(4) - LEVY (D.H.) - * - PROCESS FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION. US 7, 413, 982 B2 (2008).
-
(5) - DICKEY (E.), BARROW (W.A.) - J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. - 30, 021502 (2012).
-
(6) - MAYDANNIK (P.S.), KÄÄRIÄINEN (T.O.), CAMERON (D.C.) - Chem. Eng. J. - 171, 345-349 (2011).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Laboratoires de Recherche
TNO – Innovation for life
Delft TU – Université technologique de Delft
Astral – Lappeenranta University of Technology – Finlande
UCAM – University of Cambridge – UK.
LMGP – Laboratoire des matériaux et du génie physique – Grenoble
http://www.lmgp.grenoble-inp.fr
Searl – Hangyang University – Corée du Sud.
https://gogohanguk.com/fr/universities/seoul/hanyang-visiting-program/
Jeju National University – Corée du Sud
NCHU – National Chung Hsing University – Taïwan
ConstructeursLotus AT – Lotus Applied Technology
Solaytec
Levitech
Beneq
Applied Materials
http://www.appliedmaterials.com
Jusung Engineering
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