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RÉSUMÉ
Cet article présente le principe de la méthode de dépôt chimique en flux alternés, connue sous le nom d’Atomic Layer Deposition (ALD). Après avoir décrit les matériaux pouvant être élaborés par cette technique, nous discutons de son impact environnemental, de ses évolutions récentes ainsi que de ses différents champs d’application. Enfin, un descriptif pratique des étapes de mise en œuvre d’un procédé ALD est proposé.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Nathanaelle SCHNEIDER : Directrice de Recherche au CNRS, Docteur en chimie des Universités de Strasbourg et Heidelberg - Institut du Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), UMR 9006 CNRS, École Polytechnique – IP Paris, Chimie Paristech – PSL, Palaiseau, France
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Élisabeth BLANQUET : Directrice de Recherche au CNRS, Docteur en sciences des Matériaux de Grenoble INP - SIMaP, Université Grenoble Alpes, Grenoble INP, CNRS, Grenoble, France
INTRODUCTION
La technique de dépôt chimique en phase vapeur par flux alternés, plus communément appelée Atomic Layer Deposition (ALD), est une technique dérivée du dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Ce procédé de dépôt est basé sur l’introduction séquentielle de précurseurs gazeux ou réactifs moléculaires, nommés précurseurs, afin de favoriser une croissance auto-limitante et contrôlée par la surface du substrat et de permettre de fabriquer le matériau visé monocouche par monocouche.
Dans cet article, après un bref historique, nous expliquons en détail le principe général de l’ALD. Pour cela, nous rappellons deux notions fondamentales qui lui sont liées (la technique de dépôt par voie chimique en phase gazeuse et l’adsorption), puis nous décrivons la croissance du matériau, en détaillant les différents mécanismes pouvant avoir lieu. Nous abordons aussi les classes de précurseurs adaptés à cette méthode ainsi que les types de réacteurs de dépôt utilisés. Une attention particulière est portée à l’importance des paramètres de dépôt (précurseur, température, temps de pulse et de purge, etc.) et leur influence sur les chimies de surface mises en jeu.
Dans un second temps, nous dressons l’inventaire des matériaux pouvant être déposés par cette technique, explorons son impact environnemental, ses plus récentes évolutions et ses différents champs applicatifs. Enfin, les étapes-clés de mise en œuvre d’un procédé ALD sont explicitées.
Points clés
Domaine : techniques de dépôt de couches minces
Degré de diffusion de la technologie : maturité
Technologies impliquées : dépôt par couches atomiques (ALD, Atomic Layer Deposition)
Domaines d’applications : microélectronique, photovoltaïque, stockage et conversion de l’énergie, médical, optique
Principaux acteurs français : voir cartographie GDR RAFALD
– Pôles de compétitivité : Minalogic
– Centres de compétence : CNRS, Universités, CEA
– Industriels : Air Liquide, Annealsys, CILKOA, Encapsulix, Kemstream, Microtest, OMICRON, STMicroelectronics
Autres acteurs dans le monde :
Applied Materials, ASM, Beneq Oy, Jusung Engineering Co. Ltd., Intel, Lam Research, Oxford Instruments, Samsung, Tokyo Electron Limited, Ultratech/Cambridge Nanotech and Veeco Instruments Inc.
Argonne National Lab, Colorado University, Eindhoven University, Ghent University, Hanyang University, Helsinki University, Ikerbasque, IMEC, Leibniz University, North Carolina State University, Seoul National University, Stanford University, Tyndall National Institute, VTT Technical Research Center of Finland, Yonsei University
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2016 par Nathanaelle SCHNEIDER, Frédérique DONSANTI
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6. Glossaire
ALD ; ALD (Atomic Layer Deposition)
Technique de dépôt chimique en phase vapeur à flux alternés, basée sur des réactions de surface autolimitantes. Cela permet un contrôle fin de l’épaisseur et de la composition des films, et l’obtention de caractéristiques spécifiques (uniformité, conformalité).
Adsorption ; adsorption
Terme décrivant les phénomènes d’interaction entre une espèce gazeuse ou liquide (adsorbat) et une surface (adsorbant). Elle peut être de type physique (physisorption) ou chimique (chimisorption).
Fenêtre ALD ; ALD window
Gamme de températures dans laquelle la vitesse de dépôt est constante et la croissance de type ALD.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PARSON (G.N.), ELAM (J.W.), GEORGE (S.M.), HAUKKA (S.), HYEONGTAG (J.), KESSELS (E.W.M.M.), LESKELA (M.), POODT (P.), RITALA (M.), ROSSNAGEL (S.M.) - History of atomic layer deposition and its relationship with the American Vacuum Society. - Journal of Vacuum Science & Technology A, 31, 050818 (2013).
-
(2) - KESSELS (E.W.M.M.), DEVI (A.), PARK (J.-S.), RITALA (M.), YANGAS-GIL (A.), WIEMER (C.) - Atomic Layer Deposition. - Nature Reviews Method Primers, 5(66) (2025).
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(5) - MATTINEN (M.), LESKELA (M.), RITALA (M.) - Atomic Layer Deposition of 2D Metal Dichalcogenides for Electronics, Catalysis, Energy Storage and Beyond. - Advanced Materials Interfaces, 8(6) (2021).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Gravure par couche atomique ALE.
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Dépôt sélectif par zone – ASD.
ANNEXES
ALD Pulse
AtomicLimits
BALD Engineering
http://www.baldengineering.com/
RAFALD
Virtual Project on the History of ALD
HAUT DE PAGE
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AVS International Conference on Atomic Layer Deposition
Conférence annuelle, sur un continent différent à chaque édition
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Euro CVD & ALD Conference
Biennale, dans une ville européenne différente à chaque fois.
SUNTOLA (T.) et ANTSON (J.) – Method for producing compound...
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