Deposición química de vapor a presión atmosférica
La APCVD desempeña un papel indispensable en industrias como la fabricación de circuitos integrados, células solares y pantallas planas, convirtiéndose en un método clave para la fabricación de diversas películas delgadas. La investigación exhaustiva y el conocimiento integral de la tecnología APCVD son cruciales para el desarrollo de películas delgadas.
- Buena uniformidad de la película
- Mayor tasa de deposición de película
- Fuerte unión entre película y sustrato
- Compatible con materiales conductores
Todo lo que debe saber sobre APCVD
La tecnología de deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD), con sus ventajas clave de bajo costo, alta eficiencia y amplia adaptabilidad, se ha convertido en una tecnología clave indispensable en el campo de la deposición de películas delgadas. Ha alcanzado aplicaciones a gran escala en campos como células solares, vidrio arquitectónico, recubrimientos de herramientas y electrónica flexible, contribuyendo significativamente a la reducción de costos y la mejora de la eficiencia en industrias relacionadas.
¿Qué es APCVD?
La deposición química en fase de vapor a presión atmosférica (APCVD) se refiere a la deposición química en fase de vapor realizada a presión atmosférica. A diferencia de otras técnicas de deposición química en fase de vapor, como la deposición química en fase de vapor a baja presión (LPCVD) y la deposición química en fase de vapor asistida por plasma (PECVD), la APCVD no requiere equipos de vacío complejos para mantener el entorno de baja presión. En su lugar, los precursores gaseosos se introducen directamente en la cámara de reacción a presión atmosférica, donde reaccionan químicamente sobre la superficie del sustrato para depositar una película sólida. Esto hace que la tecnología sea más rentable y fácil de escalar para aplicaciones industriales.
La familia de tecnologías de deposición química en fase de vapor incluye, además de APCVD, la deposición química en fase de vapor a baja presión (LPCVD), la deposición química en fase de vapor mejorada con plasma (PECVD) y la deposición química en fase de vapor metalorgánica (MOCVD). La LPCVD reduce la presión de reacción, minimizando las reacciones en fase gaseosa y mejorando la uniformidad y calidad de la película, pero presenta una tasa de deposición relativamente baja. La PECVD utiliza plasma para mejorar la reactividad, lo que permite la deposición de película delgada a temperaturas más bajas, lo que la hace adecuada para materiales y dispositivos sensibles a la temperatura. Sin embargo, el costo del equipo es relativamente alto. La APCVD, por otro lado, se distingue por su funcionamiento a presión atmosférica, equipo simple y tasas de deposición rápidas, aunque se queda ligeramente por detrás de la LPCVD y la PECVD en términos de uniformidad de película. Cada una de estas diferentes tecnologías de CVD tiene sus propias ventajas y desventajas. En aplicaciones prácticas, la tecnología apropiada debe seleccionarse en función de los requisitos específicos del proceso y las propiedades del material. Se complementan entre sí y promueven colectivamente el desarrollo y la aplicación de la tecnología de deposición de película delgada.
Proceso APCVD
El principio básico del APCVD consiste en que los precursores gaseosos entran en una cámara de reacción a presión atmosférica, experimentan una reacción química en la superficie del sustrato y forman una película delgada y sólida que posteriormente se deposita sobre él. El proceso de reacción consta principalmente de los siguientes pasos:
- 1. Suministro de gas de reacción
Un precursor gaseoso que contiene los elementos constituyentes de la película (p. ej., silano SiH₄ para la deposición de películas delgadas de silicio) y un gas portador (p. ej., hidrógeno H₂, nitrógeno N₂, etc.) se introducen en la cámara de reacción en una proporción específica mediante un sistema de suministro de gas. El gas portador ayuda a distribuir uniformemente el precursor dentro de la cámara de reacción y controla la concentración y el caudal del gas de reacción.
- 2. Difusión y adsorción de gases
El precursor gaseoso que entra en la cámara de reacción se transporta a la superficie del sustrato por difusión a presión atmosférica y se adsorbe en sus sitios activos. Dado que la reacción se lleva a cabo a presión atmosférica, el recorrido libre medio de las moléculas de gas es relativamente corto. Esto afecta en cierta medida la uniformidad de la difusión del gas, pero también resulta en una velocidad de reacción relativamente alta.
- 3. Reacción química
Las moléculas precursoras adsorbidas en la superficie del sustrato experimentan una reacción química bajo ciertas condiciones de temperatura (normalmente 400-800 °C para APCVD), descomponiéndose o reaccionando con otras moléculas para formar una película delgada sólida. Por ejemplo, el silano (SiH₄) se descompone en átomos de silicio (Si) e hidrógeno (H₂) a altas temperaturas. Los átomos de silicio se depositan gradualmente en la superficie del sustrato para formar una película delgada de silicio.
- 4. Crecimiento de película delgada
Los átomos o moléculas de la película delgada sólida generados por la reacción química se agregan y cristalizan continuamente en la superficie del sustrato, formando gradualmente una película delgada y continua. A medida que la reacción continúa, el espesor de la película aumenta hasta alcanzar el deseado.
- 5. Escape de subproductos
Los subproductos producidos en la reacción química (como el hidrógeno H₂ de la descomposición del silano) se desorben de la superficie del sustrato en forma gaseosa y se descargan de la cámara de reacción a través del sistema de escape.
Tasa de reacción
En APCVD, la velocidad de reacción se ve influenciada por diversos factores, como la temperatura de reacción, la concentración de gas reactivo y la actividad superficial del sustrato. Según la ecuación de Arrhenius: k = A * exp (-Ea / RT), donde k es la constante de velocidad de reacción, A es el factor preexponencial, Ea es la energía de activación de la reacción, R es la constante del gas y T es la temperatura absoluta. Esta ecuación muestra que la temperatura de reacción, T, tiene un impacto significativo en la velocidad de reacción. Al aumentar la temperatura, aumenta la constante de velocidad de reacción, k, y la velocidad de reacción se acelera. Además, al aumentar la concentración de gas reactivo, también aumenta la velocidad de reacción, ya que hay más moléculas de reactivo disponibles para la reacción. Asimismo, el número y las propiedades de los sitios activos en la superficie del sustrato también influyen en la velocidad de reacción y la calidad del crecimiento de la película. Un mayor número de sitios activos promueve la adsorción del precursor y facilita la reacción.
Películas delgadas producidas por APCVD
Como tecnología de deposición de película delgada consolidada y muy prometedora, la APCVD ha permitido la producción a gran escala de una amplia gama de películas delgadas (incluyendo semiconductores, óxidos, nitruros, metales y semiconductores compuestos) en los sectores de semiconductores, fotovoltaicos, ópticos y electrónicos. A continuación, se presentan 30 ejemplos representativos.
- Película de SiC
La película de SiC se caracteriza por su alta dureza, estabilidad química, conductividad térmica y una amplia banda prohibida. Se utiliza en dispositivos electrónicos de alta temperatura, componentes de potencia y recubrimientos resistentes al desgaste. El silano y el metano se utilizan comúnmente como precursores en su preparación, con una temperatura de reacción que suele oscilar entre 1000 y 1500 °C.
- Película de BaTiO₃
La película de BaTiO₃ presenta diversas propiedades excelentes, como propiedades ferroeléctricas, piezoeléctricas y dieléctricas. Se utiliza ampliamente en dispositivos electrónicos como condensadores, sensores y dispositivos de memoria. Los compuestos organometálicos se utilizan habitualmente como precursores, y en APCVD, la temperatura de reacción suele estar entre 600 °C y 900 °C.
- Película de Pb (ZrₓTi₁₋ₓ)O₃
Las películas de Pb (ZrₓTi₁₋ₓ) O₃ se utilizan comúnmente en la producción de sensores piezoeléctricos, actuadores y componentes piezoeléctricos en sistemas microelectromecánicos (MEMS). Las propiedades piezoeléctricas de la película se ajustan controlando la proporción de circonio y titanio durante la fabricación, generalmente a temperaturas de entre 500 y 800 °C.
- Película de ZnO
La película de ZnO posee excelentes propiedades ópticas (fuerte absorción en la región ultravioleta), propiedades piezoeléctricas y características semiconductoras. Tiene aplicaciones en detectores UV, electrodos conductores transparentes y dispositivos de ondas acústicas de superficie. El dietilzinc y el oxígeno se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 300 y 600 °C.
- Película de In₂O₃:Sn
La película de ITO es una importante película de óxido conductor transparente con alta transmitancia de luz visible y buena conductividad. Como electrodo conductor transparente, se utiliza ampliamente en pantallas de cristal líquido (LCD), diodos orgánicos emisores de luz (OLED) y pantallas táctiles. Se utilizan compuestos orgánicos de indio y estaño como precursores, y la temperatura de reacción oscila entre 400 y 800 °C.
- Película CdS
La película de CdS tiene una banda prohibida directa y es un material semiconductor de uso común. Se utiliza como capa ventana en células solares para mejorar la eficiencia de absorción de la luz. También se puede utilizar en fotodetectores. El dimetilcadmio y el sulfuro de hidrógeno se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 300 y 500 °C.
- Película de CdTe
La película de CdTe es un importante material fotovoltaico con un alto coeficiente de absorción de luz y una banda prohibida adecuada. Se utiliza comúnmente en la producción de células solares de telururo de cadmio y desempeña un papel clave en la industria fotovoltaica. El dimetilcadmio y el telururo de hidrógeno se utilizan habitualmente como precursores en su preparación, y la temperatura de reacción suele estar entre 400 y 600 °C.
- Película de TiN
La película de TiN presenta alta dureza, alta estabilidad química, buena conductividad y un aspecto dorado. Mejora la resistencia al desgaste y el rendimiento de corte de las herramientas de corte; puede utilizarse como recubrimiento similar al oro, barrera de difusión y material de electrodos. El tetracloruro de titanio y el amoníaco se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 800 y 1000 °C.
- Película de TiC
La película de TiC se caracteriza por su alta dureza, un alto punto de fusión y una excelente resistencia al desgaste. Se utiliza en la producción de recubrimientos superficiales para piezas resistentes al desgaste, lo que mejora significativamente la resistencia al desgaste y la vida útil del material. El tetracloruro de titanio y el metano se utilizan comúnmente como precursores en su preparación, con una temperatura de reacción que generalmente oscila entre 1000 y 1200 °C.
- Película de TiB₂
La película de TiB₂ presenta alta dureza, alta conductividad y excelente estabilidad química. Se utiliza en recubrimientos de herramientas de corte, materiales para electrodos y recubrimientos resistentes al desgaste. El tetracloruro de titanio y el borano se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 1000 y 1300 °C.
- Película de MoSi₂
La película de MoSi₂ presenta un alto punto de fusión, excelente resistencia a la oxidación y conductividad eléctrica. Se utiliza en componentes de calentamiento de alta temperatura y materiales de interconexión para circuitos integrados. Los compuestos de molibdeno y silicio se utilizan como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 1000 y 1500 °C.
- Película de TaSi₂
La película de TaSi₂ presenta un alto punto de fusión, baja resistencia eléctrica y excelente estabilidad térmica. Se utiliza comúnmente en la producción de barreras de difusión y materiales de puerta en circuitos integrados. El pentacloruro de tantalio y el silano se utilizan habitualmente como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 800 y 1200 °C.
- Película WSi₂
La película de WSi₂ presenta un alto punto de fusión, baja resistencia eléctrica y excelente resistencia a la oxidación. Se utiliza como material de interconexión metálica y barrera de difusión en circuitos integrados de ultragran escala. El hexacloruro de tungsteno y el silano se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción oscila entre 800 y 1300 °C.
- Película de Ni-P
La película de Ni-P posee excelente resistencia a la corrosión, al desgaste y propiedades magnéticas. Se utiliza en el empaquetado de dispositivos electrónicos, medios de almacenamiento magnético y recubrimientos resistentes a la corrosión. Los compuestos orgánicos de níquel y fósforo se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción oscila entre 300 y 600 °C.
- Película Co-P
La película de Co-P posee propiedades magnéticas moderadas y buena resistencia a la corrosión. Se utiliza en sensores magnéticos, medios de grabación magnética y recubrimientos protectores. Se utilizan compuestos de cobalto y fósforo como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 350 y 700 °C.
- Película Fe-Ni
La película de Fe-Ni presenta propiedades magnéticas suaves, con alta permeabilidad y baja coercitividad. Se utiliza comúnmente en la fabricación de componentes magnéticos como núcleos de transformadores, cabezales magnéticos e inductores. Los compuestos orgánicos de hierro y níquel se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 400 y 800 °C.
- Película de Fe-Co
La película de Fe-Co presenta una alta inducción magnética de saturación y excelentes propiedades magnéticas suaves. Se utiliza en transformadores de alta frecuencia, amplificadores magnéticos y sensores. La temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 450 y 900 °C, y la composición de la aleación puede ajustarse controlando los caudales de los precursores de hierro y cobalto.
- Película de Al-Ti
La película de Al-Ti combina las ventajas de la baja densidad del aluminio con la alta resistencia y resistencia a la corrosión del titanio. Se utiliza como recubrimiento de superficies en los sectores aeroespacial, automotriz y otros. El trimetilaluminio y el tetracloruro de titanio se utilizan comúnmente como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 500 y 800 °C.
- Película CIGS
La película de Cu (InₓGa₁₋ₓ) Se₂ es un material fotovoltaico de alta eficiencia con un alto coeficiente de absorción de luz y una banda prohibida adecuada. Se utiliza comúnmente en la producción de celdas solares de seleniuro de cobre, indio, galio y cobre. La composición de la película se ajusta mediante el control preciso de las relaciones de flujo de los precursores de cobre, indio, galio y selenio. La temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 500 y 700 °C.
- Película de AlGaInP
La película de AlGaInP presenta una banda prohibida directa y exhibe excelentes propiedades de luminiscencia en la banda de luz visible. Se utiliza comúnmente en la producción de diodos emisores de luz de alto brillo, en particular en LED rojos y amarillos. La composición y las propiedades de la película se ajustan controlando los caudales de los precursores de aluminio, galio, indio y fósforo. La temperatura de reacción se encuentra entre 600 y 800 °C.
- Película SiGeSn
La película de SiGeSn combina las propiedades del silicio, el germanio y el estaño, ofreciendo potenciales ventajas eléctricas y ópticas. Tiene potencial de investigación y aplicación en nuevos dispositivos semiconductores y optoelectrónicos. Durante la preparación, la relación de flujo de los precursores de silicio, germanio y estaño debe controlarse con precisión, y la temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 600 y 900 °C.
- Película YBCO
La película de YBa₂Cu₃O₇₋ₓ es un material superconductor de alta temperatura con importantes aplicaciones en dispositivos electrónicos superconductores, transmisión de potencia, levitación magnética y otros campos. Utiliza compuestos orgánicos de itrio, bario y cobre como precursores, y la temperatura de reacción se sitúa generalmente entre 700 y 900 °C.
- Película de LiCoO₂
La película de LiCoO₂ es un material de cátodo comúnmente utilizado en baterías de iones de litio. En estas baterías, las películas de óxido de litio y cobalto actúan como cátodo, almacenando y liberando iones de litio y permitiendo los procesos de carga y descarga de la batería. Al utilizar compuestos de litio y cobalto como precursores, la temperatura de reacción suele estar entre 600 y 800 °C.
- Película de LiMn₂O₄
La película de LiMn₂O₄ también es un material para cátodos de baterías de iones de litio, que ofrece ventajas como su bajo coste y la abundancia de recursos. En la fabricación de baterías de iones de litio, se depositan películas delgadas de óxido de litio y manganeso sobre sustratos de electrodos mediante el método APCVD, con una temperatura de reacción generalmente entre 550 y 750 °C.
- Película de LiFePO₄
La película de LiFePO₄, como material de cátodo para baterías de iones de litio, ofrece alta seguridad y una larga vida útil. Utiliza compuestos de litio, hierro y fósforo como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 650 y 850 °C.
- Película YSZ
La película YSZ presenta una excelente resistencia a altas temperaturas, aislamiento térmico y conductividad iónica de oxígeno. Utiliza compuestos de óxido de itrio y óxido de circonio como precursores, y la temperatura de reacción generalmente se encuentra entre 800 y 1200 °C.
- Película de HfO₂
La película de HfO₂ posee una constante dieléctrica alta. Como material dieléctrico de compuerta en circuitos integrados, puede reducir eficazmente las fugas de compuerta. Al utilizar compuestos orgánicos de hafnio como precursores, la temperatura de reacción suele estar entre 400 y 800 °C.
- Película de Ta₂O₅
La película de Ta₂O₅ posee una constante dieléctrica alta y una excelente estabilidad química. Se utiliza a menudo para formar la capa dieléctrica de los condensadores, mejorando su densidad de capacitancia y estabilidad. El pentacloruro de tantalio y el oxígeno se utilizan como precursores, y la temperatura de reacción suele estar entre 500 y 900 °C.
- Película de Nb₂O₅
La película de Nb₂O₅ presenta diversas propiedades físicas y químicas, como propiedades ópticas y eléctricas. Tiene aplicaciones en condensadores y soportes de catalizadores. Utilizando pentacloruro de niobio (NbCl₅) y oxígeno (O₂) como precursores, la temperatura de reacción generalmente se sitúa entre 450 y 850 °C.
- Película VOₓ
Las películas delgadas de VO₂ presentan importantes propiedades de transición de fase metal-aislante. Por otro lado, las películas delgadas de V₂O₅ presentan excelentes propiedades de inserción/extracción de iones de litio. Los precursores son oxicloruro tricloruro de vanadio (VOCl₃) y oxígeno, y la temperatura de reacción se sitúa entre 300 y 600 °C.
Ventajas de APCVD
Costo inicial bajo
En comparación con tecnologías como LPCVD (deposición química en fase de vapor a baja presión) y PECVD (deposición química en fase de vapor mejorada por plasma), que requieren bombas de vacío (como bombas moleculares y bombas Roots), sellos de vacío y equipos de detección de vacío, los equipos APCVD solo requieren un sistema de suministro de gas, una cámara de reacción y un calentador. Esto reduce los costos del equipo principal entre un 30 % y un 50 %, lo que los hace especialmente adecuados para aplicaciones de deposición de película delgada de gama media y baja.
Tasa de deposición
El APCVD suele tener una velocidad de deposición de 0.1-10 μm/min, mientras que el LPCVD es de tan solo 0.01-0.5 μm/min y el PECVD de 0.05-2 μm/min. Por ejemplo, la deposición de una película de dióxido de silicio de 1 μm de espesor requiere solo 0.1-10 minutos, mientras que el LPCVD requiere de 2-100 minutos y el PECVD de 0.5-20 minutos. En escenarios de producción en masa a gran escala (como sustratos de células solares y recubrimientos de vidrio para pantallas planas), el APCVD puede reducir los tiempos del ciclo de producción en más de un 50 %.
Adecuado para sustratos de gran superficie.
La difusión de gas a presión atmosférica es más uniforme (especialmente gracias al diseño optimizado de la boquilla de gas), lo que permite una deposición uniforme en sustratos de gran superficie (como sustratos de vidrio para pantallas de 1.8 m × 2.2 m y obleas de silicio para células solares de 1 m × 1 m). Por el contrario, la LPCVD y la PECVD tienen un tamaño de cámara de vacío limitado (las cámaras de vacío de gran superficie son difíciles y costosas de fabricar), y la distribución de gas en un entorno de vacío se ve fácilmente afectada por la estructura de la cámara, lo que dificulta el cumplimiento de los requisitos de deposición de sustratos ultragrandes.
Tipos de sustrato ilimitados
El APCVD permite depositar películas delgadas sobre diversos sustratos, como metales (acero, aluminio, aleaciones de titanio), cerámicas (óxido de aluminio, carburo de silicio), vidrio y plásticos (poliimida, PET). Para sustratos metálicos y cerámicos, el APCVD elimina la necesidad de pretratamientos complejos (como la limpieza al vacío y la activación por plasma) y solo requiere un simple desengrasado y eliminación de óxido para la deposición directa. Por ejemplo, al depositar recubrimientos resistentes al desgaste en cubos de ruedas de automóviles, el APCVD permite depositar películas de carburo de titanio directamente sobre la superficie limpia del cubo de la rueda.
APCVD frente a PECVD
La diferencia fundamental entre APCVD y PECVD (deposición química en fase de vapor mejorada con plasma) radica en su método de suministro de energía, que determina directamente sus características técnicas y escenarios de aplicación.
El APCVD se basa en la energía térmica para impulsar las reacciones químicas. Al calentar el sustrato o la cámara de reacción, las moléculas precursoras gaseosas alcanzan la energía de activación necesaria para la reacción, experimentando descomposición térmica o combinación química en la superficie del sustrato para formar una película delgada. No interviene energía externa en la reacción; la velocidad de reacción se regula únicamente por la temperatura, lo que lo convierte en un mecanismo de deposición impulsado térmicamente.
La PECVD utiliza un campo eléctrico, como la radiofrecuencia (RF) o las microondas, para excitar un gas y generar un plasma. Los electrones, iones y radicales libres de alta energía del plasma reducen la energía de activación de la reacción, lo que permite que los precursores reaccionen a temperaturas más bajas (normalmente entre 100 y 400 °C). El plasma no solo proporciona energía, sino que también altera la ruta de reacción, lo que lo convierte en un mecanismo de deposición asistida por plasma.
| Parámetros | APCVD | PEVD |
| Presión de reacción | Presión atmosférica (101.3 kPa) | Baja presión (normalmente 1 – 100 Pa) |
| Temperatura de reacción | Temperatura media-alta (200 – 1200 °C, principalmente 400 – 800 °C) | Baja temperatura (100 – 400 °C) |
| Fuente de energía | Energía térmica como calentamiento por resistencia, calentamiento por infrarrojos. | Energía del campo eléctrico como la radiofrecuencia (principalmente 13.56 MHz), microondas |
| Equipo básico | Sistema de suministro de gas, módulo de calentamiento, cámara de reacción | Sistema de vacío, generador de plasma, cámara de reacción |
| Requisitos de precursores | Necesita tener actividad de descomposición térmica, principalmente compuestos inorgánicos/organometálicos. | Se pueden utilizar precursores de baja actividad, algunos pueden utilizar directamente gases (como SiH₄, NH₃) |
| Pretratamiento del sustrato | Simple (desengrasar, desoxidar, etc.) | Complejo (desgasificación al vacío, limpieza con plasma, etc.) |
- Uniformidad de la película
Inicialmente, la uniformidad de la película APCVD era deficiente (desviación de espesor de ±5 % a ±10 %). Sin embargo, mediante la optimización de la boquilla de gas (como el diseño de distribución de flujo multicanal) y la distribución del campo de temperatura, la uniformidad ahora se puede mejorar hasta ±3 % a ±5 %. El PECVD, gracias a su excelente uniformidad en la distribución del plasma, suele alcanzar una uniformidad de película de ±1 % a ±3 %, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones con requisitos de uniformidad extremadamente altos (como el recubrimiento de chips de circuitos integrados).
- Densidad de película
Las películas de APCVD, producidas mediante reacciones térmicas a alta temperatura, presentan granos finos y pueden alcanzar densidades del 90 % al 98 % de la densidad teórica (p. ej., películas de Al₂O₃). Las películas de PECVD, debido a su deposición a baja temperatura, son propensas a la formación de huecos y defectos, lo que resulta en densidades que suelen oscilar entre el 80 % y el 92 %, pero que pueden mejorarse a más del 95 % mediante un recocido posterior.
Aplicaciones de APCVD
APCVD, una tecnología de deposición de película delgada madura y muy prometedora, ha logrado una deposición de película delgada a gran escala en los sectores de semiconductores, fotovoltaicos, ópticos y electrónicos gracias a sus ventajas de bajo costo de equipo, alta tasa de deposición y amplia adaptabilidad del sustrato.
Semiconductores
El APCVD deposita películas delgadas de nitruro de silicio (Si₃N₄) y dióxido de silicio (SiO₂), que actúan como capas de pasivación (protegiendo el chip de la humedad externa y las impurezas) y como aislante entre capas (aislando las diferentes capas metálicas de interconexión) en chips de circuitos integrados. Por ejemplo, en la fabricación de obleas de silicio de 8 pulgadas, la uniformidad de espesor de las películas de Si₃N₄ depositadas por APCVD puede alcanzar ±3%, y la tensión de ruptura puede alcanzar > 10 MV/cm, cumpliendo así con los requisitos de fiabilidad del chip.
En los dispositivos de visualización de semiconductores (como LCD y OLED), las películas delgadas de óxido de indio y estaño (ITO) y óxido de aluminio y zinc (AZO) depositadas mediante APCVD sirven como electrodos conductores transparentes, logrando una transmitancia de luz visible > 90 % y una resistividad < 1×10⁻⁴ Ω・cm.
Células fotovoltaicas
Las células solares imponen exigencias extremadamente altas en el rendimiento fotovoltaico de película delgada, el costo y la eficiencia de producción en masa. En células solares de película delgada como el telururo de cadmio (CdTe) y el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS), se utiliza APCVD para formar la capa absorbente (CdTe) y la capa ventana (CdS). Por ejemplo, la capa absorbente de CdTe se deposita a 500-600 °C mediante APCVD utilizando dimetilcadmio (DMCd) y dimetiltelurio (DMTe) como precursores. La película resultante tiene un espesor de 2-3 μm y un coeficiente de absorción óptica > 1×10⁵ cm⁻¹ (en el rango de luz visible), absorbiendo eficazmente la luz solar. La capa ventana de CdS tiene un espesor de 50-100 nm y una transmitancia de luz visible > 85%.
Óptica
En los campos de la óptica y las pantallas, la APCVD permite producir películas delgadas con propiedades ópticas específicas (como alto índice de refracción, baja reflectividad y alta transmitancia) para satisfacer los requisitos de diversos dispositivos ópticos y equipos de visualización. En lentes de cámaras, lentes de telescopios y otras aplicaciones, las películas delgadas alternas de dióxido de silicio (SiO₂, índice de refracción 1.46) y dióxido de titanio (TiO₂, índice de refracción 2.5) depositadas mediante APCVD sirven como recubrimientos antirreflectantes, reduciendo la reflectividad de la lente del 4%-5% a menos del 0.1%, mejorando así la calidad de la imagen. Además, ajustando el número de capas y el grosor de la película, se pueden fabricar filtros de banda estrecha (como un filtro de luz roja de 650 nm) y filtros de corte (como un filtro de corte infrarrojo) para su uso en sensores ópticos, equipos láser y otras aplicaciones.
Vision
El desarrollo de la tecnología APCVD impulsará el desarrollo de materiales de película delgada hacia un desarrollo económico, de alta calidad, multifuncional y más ecológico. Su integración con tecnologías como la IA y el Internet de las Cosas acelerará la transición de la fabricación de película delgada, de un modelo basado en la experiencia a uno basado en datos, proporcionando un soporte técnico clave para la modernización de la industria global de nuevos materiales. Para investigadores e ingenieros, un profundo conocimiento de los principios y principios de control de procesos de APCVD, junto con la exploración continua de nuevos sistemas de película delgada y escenarios de aplicación, son los principales impulsores de los continuos avances en esta tecnología. Para las empresas, comprender las tendencias de desarrollo de la tecnología APCVD y desarrollar equipos inteligentes y precursores ecológicos les proporcionará una ventaja competitiva en el futuro mercado de materiales de película delgada.