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Componentes para procesos epitaxiales

Componentes para procesos epitaxiales

Los procesos epitaxiales MOCVD o MBE desempeñan un papel decisivo en la producción de chips LED, transistores, células solares y otros componentes optoelectrónicos, entre otros. Estos procesos se utilizan para producir capas semiconductoras cristalinas. La abreviatura MOCVD significa “Metal Organic Chemical Vapour Deposition” (Deposición de vapor químico orgánico metálico). MBE son las siglas de “Molecular Beam Epitaxy” (Epitaxia por haces moleculares). Durante estos procesos, los materiales del reactor de epitaxia están expuestos a mucho calor. Aquí es donde nuestros componentes de metales refractarios, caracterizados por su gran resistencia térmica, contribuyen de forma decisiva a un proceso fiable y eficiente.

Sus ventajas en términos generales:

  • Simulación con el análisis de elementos finitos (MEF)

  • Diseños individuales y soluciones a medida

  • Proceso de recubrimiento patentado

  • Ahorro de costes gracias a la reducción de la temperatura de trabajo

  • Ahorro de costes gracias al aumento de la vida útil

  • Mayor rendimiento por ciclo de recubrimiento

Los elementos de calentamiento de un sistema de MOCVD se calientan a 2000 °C. Las altas temperaturas hacen que nuestros materiales de alto rendimiento, el molibdeno y el tungsteno, sean indispensables para diversos aislamientos, colectores de gas y elementos de calentamiento. Plansee suministra más de 50 componentes diferentes para MOCVD. Somos un reconocido fabricante de equipos originales de sistemas de MOCVD, pero también estamos activos en el mercado de posventa. Y gracias a nuestros diseños técnicos mejorados y a nuestros recubrimientos patentados, somos mucho más que un simple recambio para nuestros clientes.

Diseños personalizados para una distribución homogénea de la temperatura

Las capas semiconductoras de un LED deben emitir luz con la misma longitud de onda en la medida de lo posible. Un requisito importante es una distribución homogénea de la temperatura en el sistema de MOCVD. Cualquier desviación en el perfil de temperatura provoca posteriormente un cambio en el color de la luz emitida. En los cálculos elaborados, nuestros técnicos simulan el proceso de MOCVD del sistema respectivo mediante el análisis de elementos finitos (FEM) y mejoran el diseño de nuestros componentes de calentamiento. Los nuevos componentes aumentan la homogeneidad de la temperatura en la cámara del reactor. El cliente se beneficia de un mayor rendimiento por ciclo de recubrimiento y, por lo tanto, de una mayor productividad.

Junto con nuestros clientes, desarrollamos diseños individuales para los elementos de calefacción y otros componentes del reactor de MOCVD.

Simulaciones y componentes para procesos epitaxiales

Mayor vida útil

 

 

Cuanto más eficazmente irradien el calor los elementos de calentamiento, menos necesitarán calentarse. Para maximizar la radiación térmica, Plansee ha desarrollado un procedimiento de recubrimiento patentado.

 

 

La capa de tungsteno se caracteriza por una gran porosidad, lo que aumenta considerablemente la superficie de los elementos calefactores. El resultado: la emisividad de la superficie aumenta, la temperatura operativa disminuye y la vida útil de los elementos de calentamiento se prolonga varios meses.

Los materiales del reactor de epitaxia no deben rezumar ni siquiera a temperaturas de hasta 2200 °C. Para Plansee, esto no es ningún problema. Podemos fabricar componentes resistentes térmicamente de molibdeno, tungsteno y otras aleaciones especiales adecuadas para su aplicación. Las ventajas:

  • Punto de fusión elevado: 
    el molibdeno (punto de fusión: 2620 °C) y el tungsteno (punto de fusión: 3420 °C) pertenecen a los metales de alta fusión y, con sus altos puntos de fusión, también están bien equipados para los procesos de alta temperatura.
  • Resistencia a la corrosión: 
    el molibdeno y el tungsteno son resistentes a la corrosión en diferentes atmósferas, incluso a temperaturas muy elevadas:
  Molibdeno Tungsteno
Gas de amoníaco hasta los 1000 °C (1273 K)
ninguna reacción
por encima de los 1000 °C (1273 K)
posible nitración de la superficie
hasta los 1000 °C (1273 K)
ninguna reacción
por encima de los 1000 °C (1273 K)
posible nitración de la superficie
Gases nobles hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
Dióxido de carbono Oxidación a
más de 1200 °C (1473 K)
Oxidación a
más de 1200 °C (1473 K)
Monóxido de carbono Oxidación a
más de 1400 °C (1673 K)
Oxidación a
más de 1400 °C (1673 K)
Hidrocarburos Carburación a
más de 1100 °C (1373 K)
Carburación a
más de 1200 °C (1473 K)
Aire y oxígeno Oxidación a
más de 400 °C (673 K)
Sublimación a
más de 600 °C (873 K)
Oxidación a
más de 500 °C (773 K)
Sublimación a
más de 850 °C (1123 K)
Nitrógeno hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
(se aplica al molibdeno puro)
hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
(se aplica al tungsteno puro)
Vapor de agua Oxidación a
más de 700 °C (973 K)
Oxidación a
más de 700 °C (973 K)
Hidrógeno hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
(observar el punto de rocío)
hasta las temperaturas más altas
ninguna reacción
(observar el punto de rocío)
  • Gran pureza: 
    las contaminaciones de los componentes del reactor también pueden contaminar el semiconductor durante su funcionamiento. Para garantizar la calidad de los semiconductores y, por tanto, la eficacia de los LED o los transistores, nuestros materiales deben ser especialmente puros. Por ello, le garantizamos una pureza superior al 99,97 %.

  • Baja presión del vapor: 
    nuestro material es ideal para su uso en alto y ultra alto vacío.

¿Requisitos especiales para la estabilidad dimensional?

El molibdeno y el tungsteno conservan su forma incluso a altas temperaturas y con frecuentes enfriamientos y calentamientos. Con aleaciones especiales como TZM, WVM, ML y WL, hemos optimizado aún más la resistencia de nuestros materiales: convencen con una resistencia a la fluencia y una resistencia del material especialmente altas.