La centrale s’appuie sur une large gamme de techniques de dépôt chimique en phase vapeur comme les dépôts assistés par plasma (PECVD), en couches atomiques conformes (ALD), à basse pression (LPCVD), l’oxydation thermique (APCVD) et la pyrolyse pour proposer des isolants de haute densité, des isolants organiques utilisés aussi pour l’encapsulation, des couches barrière ou de passivation, des couches sacrificielles, des semiconducteurs, des métaux et nitrures de transition pour électrodes. Les caractéristiques et propriétés de ces matériaux sont utilisées dans les domaines suivants :
-La microélectronique et les MEMS/NEMS sur Si
-Les filières III/V et GaN en micro et nanoélectronique, optoélectronique, photonique THz et NEMS
-Le microstockage de l’énergie
-L’électronique organique
-Les microsystèmes bioinspirés
Matériaux développés : SiO2 thermique sec et humide, LTO, Si3N4 et SixNy faiblement contraint LPCVD, PolySi LPCVD, SiO2 et Si3N4 PECVD, parylène. Par ALD : Al203 thermique, plasma et ozone, ZNO, NiO, Pt, et des matériaux Lithiés.
Grâce au CPER IMITECH et à l’EQUIPEX+ NANOFUTUR, l’activité CVD du pôle s’est renforcée avec de 2 équipements supplémentaires : une nouvelle machine ALD connectée à une boîte à gants sous azote, une nouvelle machine PECVD avec un module TEOS.
Matériaux en cours de développement : a-Si:H PECVD, SiO2 TEOS PECVD, Si3N4 sans ammoniaque PECVD. Par ALD : TiO2, TaN, Ta2O5.
Expertises, savoir-faire et faits marquants
Le dépôt par couches atomiques (ALD)
Ce cas particulier de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), est une technique de dépôt en phase gazeuse utilisée pour déposer des couches minces de quelques nanomètres à des centaines de nanomètres. Grâce au caractère limitant en surface et auto-terminant des réactions ALD, il est possible d’obtenir des couches minces conformes sur des substrats nano structurés avec un rapport d’aspect élevé. L’IEMN dispose de deux machines ALD PICOSUN chacune connectée à sa propre boîte à gants sous atmosphère d’azote ou d’argon, pouvant déposer sur des substrats jusqu’au 200mm et jusqu’à 550°C. Le réacteur le plus récent est équipé d’un ellipsomètre pour les mesures in situ. Les deux machines sont équipées pour effectuer des dépôts thermiques, assistés d’un plasma ou avec un ozoneur. Nous pouvons déposer plus d’une dizaine de matériaux différents.
Les dépôts chimiques en phase vapeur à pression atmosphérique et à basse pression (AP/LPCVD)
5 tubes Tempress sont utilisés pour les couches minces uniformes dans une gamme de température allant de 420°C jusqu’à 1100°C, sur des substrats jusqu’au 100mm. Ils permettent de réaliser des oxydes de silicium thermiques secs ou humides de haute densité (2 nm-1,5µm), des couches de polysilicium jusqu’à 2µm, des oxydes basse température jusqu’à 5µm, des nitrures de silicium stœchiométriques ou à faibles contraintes jusqu’à 1 µm.
Les dépôts chimiques en phase vapeur assistés par plasma (PECVD)
Les bâtis Oxford Plasmalab80+, DELTA_LPX SPTS/KLA sont utilisés pour déposer des couches minces uniformes à basse température (80-340°C) sur des substrats jusqu’au 150mm. Nous pouvons déposer des oxydes et nitrures de silicium de quelques nm jusqu’à 2µm, du SiO2 TEOS avec une conformalité améliorée en couche épaisse (>4 µm) et du silicium amorphe hydrogéné. Les contraintes des films peuvent être contrôlées en ajustant la haute et basse fréquence.
Dépôt par pyrolyse
Réalisations dans un Bâti Comelec de parylène C et N en couche mince d’environ 50nm à 25µm (avec ou sans promoteur d’adhérence). Le parylène est notamment utilisé pour sa grande inertie chimique (encapsulation de composant) et son caractère isolant électrique.
Exemples de savoir-faire:
Dépôt par couches atomiques (ALD)
STEM images of a Pt/TiO2 conformal deposition by ALD on a Si microtube (groupe CSAM in collaboration with TBrousse, IMN, RS2E). [ref]
Dépôts chimiques en phase vapeur assistés par plasma (PECVD)
MEMs in PECVD strained silicon nitride (Groupe Nam6)
Dépôts de parylène C
Objet volant mimant l’insecte (OVMI) réalisé à partir d’un film de parylène C (groupe Mamina)
Contact: Guillaume Cochez, Chiara Crivello, Carlos Moncasi-Luque, Isabelle Roch-Jeune
