Modélisation de la décharge plasma pour le dépôt physique en phase vapeur (PVD)

Rim Ettouri [2023, ->], Ahmed Rhallabi, Pierre Yves Jouan, Doctorante : Joelle Zgheib [2018-2021]

L’émergence du procédé PVD pulsé connu sous le noms HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), a pour intérêt d’améliorer la qualité structurelle des films déposés. D’autre part, le phénomène d’auto-ionisation des atomes pulvérisés rend le dépôt plus directionnel et par conséquent améliore le recouvrement de marches des structures à fort rapport d’aspect (tranchées, vias, etc). Ses améliorations sont dues à l’application d’une tension de quelques kilovolts sur la cathode, d’une durée de quelques dizaines de microsecondes et d’une fréquence de l’ordre du kilohertz.  Afin de mieux comprendre les phénomènes physiques dans ce type de décharges, nous développons un modèle cinétique global appliqué à une cible de chrome bombardée par des ions issus d’une décharge plasma d’argon. Le modèle global a pour objectif de quantifier l’évolution temporelle des densités d’espèces neutres issues du gaz et de la cible ainsi que des espèces chargées. L’étude de la décharge HiPIMS Ar/Cr pourrait s’adapter à d’autres types de mélanges de gaz et de cibles pour d’autres types de dépôt de couches minces.

Mots-clés       Modélisation, Simulation, PVD, HiPIMS, Couches minces.