Dépôt de films d'oxyde par MOCVD

摘要

Parmi les méthodes de synthèse de couches minces, la MOCVD présente, par son principe, un certain nombre d'avantages sur les méthodes physiques de dépôt. C'est en particulier un procédé de synthèse qui fonctionne dans une très large gamme de pressions, qui est peu coûteux, et qui permet de couvrir des géométries complexes et des grandes surfaces avec des vitesses de croissance très élevées, ce qui dans de très nombreux cas a conduit à son développement à l'échelle industrielle. Le dépôt de couches minces d'oxydes fonctionnels (souvent issus de la famille des pérovskites) a connu un essor considérable depuis 10 ans lié à l'intérêt énorme suscité par les propriétés spécifiques qui sont associées à ces matériaux : supraconductrices, diélectriques, ferroéletriques, piézoélectriques, pyroélectriques, électrooptiques, électroacoustiques, magnétiques, magnétorésistives... Alors que peu après la découverte des supraconducteurs à haute température critique (SHTC), l'ablation laser, la pulvérisation réactive (sputtering) ou encore l'évaporation réactive ont permis d'obtenir très rapidement des couches minces d'YBa_2Cu_3O_(7-x) de bonne qualité, la synthèse de ces couches par CVD a été retardée par des problèmes liés à la chimie des précurseurs de la réaction. Il en a été de même pour le développement des couches minces ferroélectriques (BaTiO_3, SrTiO_3 ...). Ces précurseurs organo-métalliques, notamment le précurseur du Baryum et plus généralement les précurseurs du groupe Ⅱ de la table périodique, sont très instables et induisent de très grandes difficultés dans le contrôle et la reproductibilité des dépôts. Pour pallier cette difficulté majeure qui handicape la reproductibilité et la qualité des couches d'oxyde élaborées par CVD, plusieurs méthodes qui consistent à améliorer les sources génératrices de vapeurs de précurseurs ont été développées récemment. Le procédé monosource le plus performant actuellement est la CVD à injection électronique.%In recent years, the possibility to grow High Temperature Superconducting (HTS) or ferroelectric oxide films by MOCVD techniques has been demonstrated by several authors. These oxide layers (essentially YBa_2Cu_3O_7, BaTiO_3, SrTiO_3, ...) can be used in the field of microelectronics (memories, microwave, antennas, squids, bolometers, ...) but also, with an emerging interest today, in high current devices (wires, tapes, ...). For all these applications MOCVD can be attractive, if the growth process can be sufficiently controlled in order to ensure a good homogeneity and reproducibility in the produced layers, but also if high growth rates can be reached. Under these conditions, the advantages of MOCVD are manifold : good growth control, deposition on non-planar objects, rather inexpensive set-up compatible with an industrial environment. Nevertheless, during a long time, the lack of suitable precursor materials (for Barium essentially) has been detrimental for the rapid development of MOCVD and, despite several important developments in the chemistry of novel precursors, only limited evaporation rates and a poor stability can be reached today. Most of the metalorganic precursors used belong to the -diketonate family, with an extensive use of Y(tmhd)3, Ba(tmhd)2 and Cu(tmhd)2.