couches minces

Un circuit ou un composant à couche mince est fabriqué en déposant des couches successives de matériau conducteur, semi-conducteur ou isolant sur un substrat, généralement en céramique, en verre ou en silicium. Les couches déposées ont généralement une épaisseur de 0,1 à 10 micromètres. Ceci est fondamentalement différent de la technologie à couche épaisse, qui utilise le sérigraphie et la cuisson de pâte pour construire des couches de 10 à 100 micromètres. La construction en couche mince permet un contrôle beaucoup plus précis de l'épaisseur de la couche et de la composition du matériau, ce qui permet une précision des propriétés électriques que la couche épaisse ne peut égaler.

Les méthodes de dépôt les plus courantes sont l'évaporation sous vide et la pulvérisation cathodique. Dans l'évaporation, le matériau est chauffé à la vapeur dans une chambre à vide et se condense sur le substrat plus froid. La pulvérisation cathodique utilise un plasma énergisé pour arracher des atomes d'un matériau cible ; ces atomes se déposent ensuite sur le substrat. Les deux techniques peuvent être soigneusement contrôlées pour déposer des films d'épaisseur et d'uniformité prédéterminées sur le substrat, et les deux peuvent créer des couches avec des limites nettes entre différents matériaux.

Les résistances, condensateurs et circuits intégrés hybrides à couche mince offrent des performances supérieures à leurs homologues à couche épaisse. Les résistances à film peuvent maintenir des tolérances de 0,1 pour cent ou mieux et ont une réponse en fréquence et une stabilité en température supérieures. Les condensateurs à couche mince présentent une perte diélectrique plus faible et une meilleure linéarité. Comme les couches sont minces, la masse thermique est faible et la dissipation thermique est efficace. Ces propriétés ont rendu la couche mince essentielle pour les circuits analogiques de précision, les systèmes RF et les équipements de test où la précision et la stabilité sont importantes.

Le compromis est le coût et la fabricabilité. La couche mince nécessite des systèmes de vide, plus d'étapes de processus et des temps de cycle plus longs. Les tailles de substrat ont été plus petites que pour la couche épaisse. Le coût de l'équipement est plus élevé. La couche mince a été largement utilisée dans les applications militaires et aérospatiales, l'instrumentation et l'audio grand public haut de gamme au cours des années 1970 et 1980. À mesure que les circuits intégrés en silicium sont devenus moins chers et plus performants, la demande de circuits hybrides à couche mince a diminué. Aujourd'hui, la couche mince est utilisée sélectivement là où la précision, la fiabilité ou la résistance aux radiations justifient la dépense, et dans certaines applications modernes comme les cellules photovoltaïques à couche mince et la technologie d'affichage.

Le terme couche mince reste vaguement défini dans le commerce. En microélectronique, toute couche déposée de moins de quelques micromètres peut être appelée couche mince. Dans certains contextes, les méthodes de sérigraphie à couche épaisse qui produisent des couches de 5 à 20 micromètres sont toujours contrastées avec la véritable couche mince. Vérifiez toujours la méthode de dépôt spécifique et l'épaisseur de la couche lors de la spécification des composants, car le comportement électrique diffère considérablement dans cette gamme.