Présentation

Article

1 - CONTEXTE

2 - PRINCIPE GÉNÉRAL DE L’ALD

3 - PROCÉDÉ ALD

4 - MATÉRIAUX DÉPOSÉS PAR ALD

  • 4.1 - Oxydes
  • 4.2 - Nitrures
  • 4.3 - Chalcogénures
  • 4.4 - Films élémentaires
  • 4.5 - Polymères organiques et hybrides
  • 4.6 - Composés fluorés
  • 4.7 - Multinaires

5 - APPLICATIONS DE L’ALD

  • 5.1 - ALD pour la microélectronique
  • 5.2 - ALD pour le photovoltaïque
  • 5.3 - ALD pour le stockage de l’énergie
  • 5.4 - ALD dans les applications émergentes

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

8 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : RE253 v1

Principe général de l’ALD
Atomic Layer Deposition (ALD) - Principes généraux, matériaux et applications

Auteur(s) : Nathanaelle SCHNEIDER, Frédérique DONSANTI

Date de publication : 10 oct. 2016

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article détaille le principe de la méthode de dépôt chimique par flux alternés appelée Atomic Layer Deposition (ALD). À l’issue d’un inventaire des différents matériaux pouvant être déposés par cette technique, il est suivi d’un bref résumé de ses applications principales et émergentes.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Atomic Layer Deposition (ALD)

This article presents, the principle of the atomic layer deposition (ALD) technique, together with an inventory of the various materials that can be deposited in this way. There follows a brief introduction to its main current and emerging applications.

Auteur(s)

  • Nathanaelle SCHNEIDER : Chargée de Recherche au CNRS, Docteur en chimie des Universités de Strasbourg et Heidelberg - Institut de Recherche et Développement de l’Énergie Photovoltaïque (IRDEP), UMR 7174 EDF-CNRS-Chimie ParisTech, Chatou, France Institut du Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), France

  • Frédérique DONSANTI : Ingénieur chercheur à EDF, Docteur en génie des procédés et haute technologie de l’université Pierre et Marie Curie - Institut de Recherche et Développement de l’Énergie Photovoltaïque (IRDEP), UMR 7174 EDF-CNRS Chimie ParisTech, Chatou, France Institut du Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), France

INTRODUCTION

La technique de dépôt chimique en phase vapeur par flux alternés, plus communément appelée Atomic Layer Deposition (ALD ou ALCVD) est une technique récente dérivée du dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Ce procédé de dépôt est basé sur l’introduction séquentielle de- précurseurs, ce qui permet de fabriquer le matériau monocouche par monocouche et rend la croissance autolimitante et contrôlée par la surface.

Dans cet article, après un bref historique, nous expliquons en détail le principe de base de l’ALD. Pour cela, sont rappelées deux notions fondamentales qui lui sont liées (la CVD et l’adsorption), puis est décrite la croissance du matériau, en détaillant les différents mécanismes pouvant avoir lieu. Nous abordons également les classes de précurseurs adaptés à cette méthode, ainsi que les types de réacteur utilisés. Une attention particulière est portée à l’importance des paramètres de dépôt (précurseur, température, temps de pulse et de purge…) et leur influence sur les chimies de surface mises en jeu. Dans un second temps, est dressé l’inventaire des matériaux pouvant être déposés par cette technique en donnant quelques exemples de procédés. Enfin, nous détaillons les principales applications de ce procédé (microélectronique, photovoltaïque...) et indiquons également quelques applications émergentes.

Points clés

Domaine : Techniques de dépôt de couches minces

Degré de diffusion de la technologie : Maturité

Technologies impliquées : Dépôt par couche atomique (ALD, Atomic Layer Deposition)

Domaines d’application : Matériaux, Couches minces, Microélectronique, Photovoltaïque

Principaux acteurs français :

 Centres de compétence : SIMaP (Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés), IEMM (Institut Européen des Membranes), LMI (Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces), LMGP (Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique), CIRIMAT (Centre Interuniversitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux), IRDEP (Institut de Recherche et Développement sur l’Énergie Photovoltaïque), IRCELYON (Institut de Recherches sur la Catalyse et l’Environnement de LYON), IRCP (Institut de Recherches de Chimie Paris), C2P2 (Catalyse, Chimie, Polymères et Procédés), INL (Institut de Nanotechnologies de Lyon), LTM (Laboratoire des Technologies de la Microélectronique), LAAS (Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes), CINaM (Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille), CEA LITEN, CEA LETI

 Industriels : Air Liquide, Altatech, Annealsys, EDF, Encapsulix, STMicroelectronics, Versum Materials

Autres acteurs dans le monde :

Applied Materials Inc., ASM International N.V., Beneq, Jusung Engineering Co. Ltd., Intel, Lam Research Corporation, Oxford Instruments, Picosun, Samsung, Tokyo Electron Limited, ULVAC Technologies Inc., Ultratech/Cambridge Nanotech, Veeco Instruments Inc

Argonne National Laboratory, Colorado University, Eindhoven University, Ghent University, Helsinki University, Ikerbasque, IMEC, Stanford University, Technische Universität Dresden, Tyndall National Institute, VTT Technical Research Center of Finland, Yonsei University

Contact : [email protected] ; [email protected]

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

applications   |   materials   |   ALD   |   principle

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re253

CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :

Accueil Ressources documentaires Innovation Innovations technologiques Innovations en matériaux avancés Atomic Layer Deposition (ALD) - Principes généraux, matériaux et applications Principe général de l’ALD

Accueil Ressources documentaires Matériaux Traitements des métaux Traitements de surface des métaux par voie sèche et en milieu fondu Atomic Layer Deposition (ALD) - Principes généraux, matériaux et applications Principe général de l’ALD

Accueil Ressources documentaires Innovation Nanosciences et nanotechnologies Nanomatériaux : synthèse et élaboration Atomic Layer Deposition (ALD) - Principes généraux, matériaux et applications Principe général de l’ALD


Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(151 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Principe général de l’ALD

2.1 Notions fondamentales de l’ALD

HAUT DE PAGE

2.1.1 Dépôt chimique en phase vapeur

L’ALD est une variation récente d’une technique développée dès les années 1920, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD, Chemical Vapor Deposition) . Lors d’un procédé CVD, l’interaction entre le flux d’un mélange de gaz et un substrat chauffé conduit à la croissance d’une couche mince. Dans le cas d’une croissance CVD idéale, il n’y a pas de réactions des gaz entre eux (pas de réaction homogène), ils interagissent à la surface du substrat où ils forment un film solide par réaction hétérogène. Le substrat doit donc avoir une température suffisante pour permettre à la réaction de surface de se produire. Des réactions en phase vapeur conduisent à la formation de particules qui peuvent s’inclure dans le film et détériorer ses propriétés.

Le choix optimal de réactifs pour un procédé CVD correspond à celui permettant une vitesse de dépôt élevée, à une température de dépôt acceptable, tout en évitant des réactions homogènes. Par exemple, le silicium peut être déposé à partir de différentes combinaisons de réactifs : SiH4, ou SiH2Cl2, ou SiCl4/H2, ou SiHCl3/H2, chacune d’elles permettant, selon la température du substrat, le dépôt de silicium amorphe, mono- ou poly-cristallin, à différentes vitesses de dépôt. On distingue généralement deux régimes en CVD : (i) celui limité par la diffusion des espèces réactives, à haute température ; (ii) celui limité par la réaction de surface, à basse température.

La CVD est un outil...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(151 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Principe général de l’ALD
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PUURUNEN (R.L.) -   « A short history of Atomic Layer Deposition : Tuomo Suntola’s Atomic Layer Epitaxy, »  -  Chem. Vap. Deposition, pp. 20, 332-344 (2014).

  • (2) - BELMONTE (T.) -   « Dépôts chimiques à partir d’une phase gazeuse, »  -  Techniques de l’ingénieur, p. M 1660 (2010).

  • (3) - PUURUNEN (R.L.) -   « Surface chemistry of atomic layer depostion : A case of study for the trimethylaluminium/ water process, »  -  J. Appl. Phys., vol. 97, p. 121301 (2005).

  • (4) - MIIKKULAINEN (V.), LESKELÄ (M.), RITALA (M.), PUURUNEN (R.L.) -   « Cristallinity of inorganic films grown by atomic layer deposition : Overview and general trends, »  -  J. Appl. Phys., vol. 113, p. 21301 (2013).

  • (5) - GEORGE (S.M.) -   « Atomic Layer Deposition : An overview, »  -  Chem. Rev., vol. 110, pp. 111-131 (2010).

  • ...

1 Sites Internet

ALD Pulse

http://aldpulse.com/ (page consultée le 2 juin 2016)

BALD Engineering

http://www.baldengineering.com/ (page consultée le 2 juin 2016)

Virtual Project on the History of ALD

http://www.vph-ald.com/ (page consultée le 2 juin 2016)

HAUT DE PAGE

2 Événements

AVS-ALD conference, congrès (conférences + salon) ayant lieu chaque année dans un continent différent.

http://www.avs.org/

Baltic-ALD conference, congrès ayant lieu une année sur deux dans une ville européenne

http://eurocvd-balticald2017.se/

HAUT DE PAGE

3 Brevets

Method for producing compound thin films, US. Patent 4 058 430 (1977).

HAUT DE PAGE

4 Annuaire

Organismes –...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(151 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS