En un artículo anterior de las noticias hemos hablado del proceso del grabado químico húmedo (wet chemical etching), el cual es uno de los procesos fundamentales en la manufactura de dispositivos semiconductores. Siguiendo con esta línea, la de comprender mejor y optimizar algún aspecto o procesos implicados, describiremos el proceso de Chemical Vapor Deposition o CVD (Deposición Química en Fase de Vapor).

La deposición química en fase vapor (CVD) permite el crecimiento de películas delgadas (thin films) sobre un sustrato mediante la adsorción y reacción de moléculas y fragmentos moleculares sobre una superficie. Existe una gran familia de procesos CVD donde se modifican algunas propiedades del medio tales como Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) [1] o el Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) [2]. Ver la primera y segunda referencia donde investigadores han utilizado COMSOL para desarrollar modelos que han sido verificados para dichas tecnologías.

Desde el punto de vista didáctico, un ejemplo que ilustra el modelado de un reactor de CVD se puede ver en [3]. En él se descompone Galio (III) trietilo, cuya fórmula química es Ga(C₂H₅)₃, y los productos de la reacción, junto con la arsina (AsH₃), se adsorben y reaccionan en un sustrato para formar capas de GaAs. Este último es un semiconductor fundamental para distintos aparatos tales diodos emisores en el rango infrarrojo, diodos láser, circuitos integrados y células solares.

El reactor mide 40 cm de largo y 10 cm de altura. En el centro se encuentra el sustrato, de 5 cm de diámetro e inclinado 10° con respecto a la posición vertical. El gas entra en el reactor por la entrada con una velocidad de 0,4 m/s y a una presión de 4000 Pa. En la figura de la cabecera se muestra la distribución de concentración de las especies de Ga(C₂H₅)₃ en el dominio del reactor.

Referencias

[1] Jicheng Zhou, Bowen Lv, Huiling Liang, Zhexi Wen. (2023). Simulation and optimization of polysilicon thin film deposition in a 3000 mm tubular LPCVD reactor. Solar Energy, Volumen 253, 15 March 2023, Páginas 462-471.
[2] Jicheng Zhou, Jing Huang, Jia Liao, Yan Guo, Zengchao Zhao, Huiling Liang. (2021). Multi-field simulation and optimization of SiN_x:H thin-film deposition by large-size tubular LF-PECVD. Solar Energy, Volumen 228, 1 November 2021, Páginas 575-585
[3] Chemical Vapor Deposition of GaAs. COMSOL Application Gallery. ID:945