¿Qué son los Sistemas ALD?
Los sistemas ALD (de deposición de películas) se utilizan para formar películas finas a nanoescala mediante deposición de capas atómicas (ALD).
Dado que las capas atómicas se depositan capa a capa, el ALD se caracteriza por su capacidad para controlar con precisión el espesor de la película y la formación de películas densas paso a paso. Sin embargo, tiene el inconveniente de su lenta velocidad de deposición.
Los sistemas ALD utilizan una serie de materiales organometálicos, muchos de los cuales son nocivos para el cuerpo humano y altamente pirofóricos. Su manipulación requiere conocimientos especializados y un cuidado extremo.
Usos de los Sistemas ALD
Los sistemas ALD se utilizan a menudo en los procesos de producción de semiconductores y FPD. En los últimos años, esta tecnología se ha hecho indispensable en la producción de DRAM. Los siguientes son ejemplos de películas finas producidas por sistemas ALD:
1. Película de Óxido de Puerta
Películas delgadas con alta constante dieléctrica necesarias para la formación de transistores como los FET. Se utilizan principalmente películas de óxido como Al2O3 y ZrO2.
2. Película de Barrera
La película de nitruro formada por ALD se denomina a veces película barrera, y se utiliza para impedir la difusión de metales de transición como el material de cableado de Cu, evitando la contaminación por metales y la degradación del aislamiento alrededor del cableado.
3. Película Antipermeación
Se trata de una fina película utilizada para evitar que la humedad y otras sustancias penetren en el material de base de resina y el panel OLED. Al impedir la permeación de sustancias extrañas, contribuye al mantenimiento de la calidad y a una vida útil más larga.
Se utiliza sobre todo en la industria, como se ha descrito anteriormente, pero también se aplica en la industria biomédica. Ejemplos típicos son las articulaciones artificiales y los huesos artificiales, en los que se forma una membrana biocompatible sobre huesos artificiales metálicos para evitar su rechazo. También se utilizan para recubrir fármacos con el fin de ajustar la duración de los efectos medicinales.
Principios de los Sistemas ALD
Los sistemas ALD están equipados con una cámara de vacío de acero inoxidable o aluminio y constan de una parte de suministro de gas material, una parte de escape de gas material y una unidad de control para controlar el proceso.
El material organometálico utilizado como precursor se denomina precursor. El precursor se introduce primero en la cámara de vacío y se adsorbe en la superficie del sustrato. A continuación, la cámara se evacua una vez para eliminar el exceso de precursor, que se oxida y nitrura para formar una fina película.
En este ciclo se forma una capa atómica, que puede repetirse varias veces para depositar una película. El proceso de purga también es muy importante en el proceso de sistemas ALD, ya que diferentes precursores y fuentes de oxidación pueden permanecer en la cámara y tener un impacto negativo en la calidad de la película.
Para mejorar la eficacia de los sistemas ALD, el sustrato puede calentarse o ser asistido por plasma. El calentamiento se denomina ALD térmico y la asistencia por plasma se denomina ALD por plasma.
Otra información sobre los Sistemas ALD
1. Diferencia entre las Tecnologías ALD, CVD y PVD
CVD es una tecnología que debe su nombre a las iniciales de Chemical Vapor Deposition (Deposición química en fase vapor) y PVD a Physical Vapor Deposition (Deposición física en fase vapor).
ALD también se conoce como un tipo de CVD porque utiliza gases. Sin embargo, la principal diferencia es que el ALD puede depositar películas capa a capa, a diferencia del CVD, en el que compuestos como el SiO2 y el SiNx se depositan como polvo como resultado de la descomposición de los gases.
La PVD es una tecnología que utiliza un método físico de deposición en lugar de un método de deposición gaseosa; en la PVD, el material de deposición se calienta, se pulveriza, se irradia con haz de iones o se irradia con láser en el vacío para evaporar o dispersar el material de deposición en un estado de partícula, que luego se adhiere y se deposita sobre el objeto.
Al depositar películas mediante ALD, es posible depositar películas sobre estructuras más estrechas y profundas que las depositadas mediante CVD y PVD. En particular, la tecnología ALD ofrece capacidades de deposición superiores cuando se depositan películas sobre poros con un tamaño inferior a 100 nm, ya que los gases ALD pueden penetrar profundamente en la película, lo que hace que la tecnología sea muy capaz de depositar películas sobre objetos con un gran número de poros pequeños.
2. Mercado Mundial de Sistemas ALD
Se espera que el mercado mundial de ALD alcance los 6.500 millones de dólares en 2028. En el mercado actual de deposición de películas finas, el CVD representa la mayor parte de la cuota de mercado. En este contexto, la tecnología ALD desempeña un papel muy importante en el proceso de fabricación de dispositivos semiconductores y tiene un rendimiento de deposición y una velocidad de producción comparativamente altos. Por tanto, la tecnología ALD es un mercado que seguirá creciendo en el futuro, aprovechando su importancia única.