La deposición de capas finas es la tecnología que consiste en aplicar una película muy fina de material -entre unos pocos nanómetros y unos 100 micrómetros, o el grosor de unos pocos átomos- sobre la superficie de un «sustrato» que se va a recubrir, o sobre un recubrimiento previamente depositado para formar capas. Los procesos de fabricación por deposición de capas finas son la base de la industria actual de los semiconductores, los paneles solares, los CD, las unidades de disco y los dispositivos ópticos.
La deposición de capas finas suele dividirse en dos grandes categorías: los sistemas de recubrimiento por deposición química y los sistemas de recubrimiento por deposición física de vapor.
La deposición química se produce cuando un precursor fluido volátil produce un cambio químico en una superficie dejando un recubrimiento depositado químicamente. Un ejemplo es la deposición química de vapor o CVD, que se utiliza para producir los materiales sólidos de mayor pureza y rendimiento de la industria de los semiconductores en la actualidad.
La deposición física de vapor se refiere a una amplia gama de tecnologías en las que un material se libera de una fuente y se deposita en un sustrato mediante procesos mecánicos, electromecánicos o termodinámicos. Las dos técnicas más comunes de Deposición Física de Vapor o PVD son la Evaporación Térmica y el Sputtering.
Evaporación Térmica
Proceso de Evaporación Térmica
La Evaporación Térmica consiste en calentar un material sólido que se utilizará para recubrir un sustrato dentro de una cámara de alto vacío hasta que empieza a hervir y se evapora produciendo presión de vapor. Dentro de la cámara de deposición al vacío, incluso una presión de vapor relativamente baja es suficiente para levantar una nube de vapor. Este material evaporado constituye ahora una corriente de vapor que el vacío permite recorrer sin reaccionar ni dispersarse contra otros átomos. Atraviesa la cámara y golpea el sustrato, adhiriéndose a él en forma de recubrimiento o película fina.
Hay dos métodos principales para calentar el material fuente durante la Evaporación Térmica. Uno de ellos se conoce como Evaporación de Filamento, ya que se consigue con un simple elemento de calentamiento eléctrico o filamento. La otra fuente de calor común es un haz de electrones o la Evaporación de Haz Electrónico, donde un haz de electrones se dirige al material fuente para evaporarlo y entrar en la fase gaseosa.
Los sistemas de Evaporación de Película Fina pueden ofrecer las ventajas de tasas de deposición relativamente altas, control de la tasa y el espesor en tiempo real, y (con una configuración física adecuada) un buen control direccional de la corriente de evaporación para procesos como el Lift Off para lograr recubrimientos con patrones directos.
Sputtering
El sputtering implica el bombardeo de un material objetivo con partículas de alta energía que van a ser depositadas en un sustrato como una oblea de silicio o un panel solar. Los sustratos que se van a recubrir se colocan en una cámara de vacío que contiene un gas inerte, normalmente argón, y se coloca una carga eléctrica negativa sobre el material objetivo que se va a depositar, lo que hace que el plasma de la cámara se ilumine.
Los átomos se «desprenden» del objetivo mediante colisiones con los átomos del gas argón, transportando estas partículas a través de la cámara de vacío y se depositan en forma de película fina. Varios métodos diferentes de sistemas de recubrimiento de deposición de vapor de plasma son ampliamente utilizados, incluyendo haz de iones y sputtering asistido por iones, sputtering reactivo en un entorno de gas de oxígeno, flujo de gas y sputtering de magnetrón.
Sputtering por magnetrón
El sputtering por magnetrón utiliza imanes para atrapar los electrones sobre el material objetivo cargado negativamente para que no sean libres de bombardear el sustrato, evitando que el objeto a recubrir se sobrecaliente o se dañe, y permitiendo una tasa de deposición de película fina más rápida. Los sistemas de sputtering magnetrónico suelen estar configurados como «en línea», donde los sustratos se desplazan junto al material objetivo en algún tipo de cinta transportadora, o circular para aplicaciones más pequeñas. Utilizan varios métodos para inducir el estado de alta energía, incluyendo fuentes de magnetrón de corriente continua (DC), corriente alterna (AC) y radiofrecuencia (RF).
Comparado con la Evaporación Térmica que utiliza temperaturas de calentamiento más convencionales, el Sputtering tiene lugar en el entorno del plasma «Cuarto estado de la naturaleza» con temperaturas y energías cinéticas mucho más altas que permiten una deposición de película fina mucho más pura y precisa a nivel atómico.
Qué enfoque es la elección correcta para sus necesidades específicas de sistemas de recubrimiento por deposición de película fina puede depender de muchos factores complejos – y se puede adoptar más de un enfoque para alcanzar fines similares. Siempre es conveniente contar con la ayuda de un experto en ingeniería de vacío competente que evalúe sus necesidades exactas y le ofrezca el resultado óptimo al mejor precio.
Matt Hughes es el presidente de Semicore Equipment Inc, un proveedor líder a nivel mundial de equipos de sputtering para los sectores de la electrónica, la energía solar, la óptica, la medicina, el ejército, la automoción y otras industrias de alta tecnología relacionadas. Por favor, deje que nuestro personal de apoyo responda a cualquier pregunta que tenga sobre «¿Qué es la deposición de película fina?» y cómo implementar las mejores técnicas para sus necesidades específicas de equipos de deposición de vapor de película fina poniéndose en contacto con nosotros en [email protected] o llamando al 925-373-8201.
Noticias y artículos
¿Qué es la deposición de película fina por evaporación térmica?
Uno de los métodos comunes de deposición física de vapor (PVD) es la evaporación térmica. Se trata de una forma de deposición de película fina, que es una tecnología de vacío para aplicar revestimientos de materiales puros a la superficie de diversos objetos… Leer más
¿Qué es el sputtering?
El sputtering es el proceso de fabricación de películas finas que constituye el núcleo de las industrias actuales de semiconductores, unidades de disco, CD y dispositivos ópticos. A nivel atómico, el sputtering es el proceso por el que los átomos son expulsados de un objetivo o material fuente que se va a depositar en un sustrato -como una oblea de silicio, un panel solar o un dispositivo óptico- como resultado del bombardeo del objetivo por partículas de alta energía… Leer más
¿Qué es el recubrimiento PVD?
La deposición física de vapor -también conocida como recubrimiento PVD- se refiere a una variedad de técnicas de deposición de película fina en las que el metal sólido se vaporiza en un entorno de alto vacío y se deposita sobre materiales eléctricamente conductores como un recubrimiento de metal puro o de aleación. Como proceso que transfiere el material de revestimiento a nivel de un solo átomo o molécula, puede proporcionar revestimientos extremadamente puros y de alto rendimiento que, para muchas aplicaciones, son mucho más preferibles que la galvanoplastia…. Leer más
Steve Penny SEO