CVD

La deposición química de vapor es un proceso que construye recubrimientos sólidos átomo por átomo a partir de materiales precursores gaseosos. Una pieza de trabajo se coloca en una cámara calentada donde los gases reaccionan o se descomponen cerca de la superficie, depositando una película delgada del material deseado, típicamente un metal, cerámica o compuesto, directamente sobre el sustrato. El resultado es un recubrimiento que se une a nivel atómico, mucho más fuerte y uniforme que la pintura o el chapado.

El proceso comienza cuando los gases precursores entran en una cámara de reacción mantenida a temperaturas entre 300 y 1,200 grados Celsius, dependiendo del material que se deposite. El calor, a veces ayudado por un plasma o una fuente de luz, descompone las moléculas de gas. Los átomos o fragmentos resultantes reaccionan con la superficie del sustrato o entre sí, construyendo el recubrimiento capa por capa. Los gases subproductos se agotan, dejando el depósito sólido. El espesor de la película generalmente varía de nanómetros a micrómetros y crece a velocidades de 0.1 a 10 micrómetros por minuto.

Variantes y aplicaciones

El CVD atmosférico funciona a presión normal; el CVD de baja presión (LPCVD) ocurre en una cámara de vacío y produce recubrimientos más uniformes en formas complejas. El CVD mejorado por plasma (PECVD) utiliza una descarga eléctrica para reducir la temperatura requerida, útil para sustratos sensibles al calor. El CVD de metales deposita tungsteno, molibdeno o cobre para circuitos integrados. El CVD de cerámica aplica nitruro de titanio, carburo de silicio o diamante para recubrimientos de herramientas, barreras térmicas y resistencia al desgaste en herramientas de corte y piezas de maquinaria.

En la metalurgia y las herramientas, los recubrimientos CVD prolongan drásticamente la vida útil de las herramientas: un inserto de carburo de tungsteno recubierto con nitruro de titanio dura de 5 a 20 veces más que una herramienta sin recubrimiento en la misma operación. La industria aeroespacial utiliza CVD para recubrimientos de alta temperatura en álabes de turbina. La industria de semiconductores depende del CVD para la deposición de dieléctricos y conductores durante la fabricación de obleas. Los equipos químicos, los reactores químicos e incluso las ventanas de diamante artificial para láseres industriales dependen del CVD.

El principal inconveniente es el tiempo y el costo. Las cámaras de CVD deben calentarse, sellarse y controlarse cuidadosamente. La deposición en línea de visión significa que el gas debe llegar a cada superficie, por lo que las geometrías internas complejas pueden permanecer sin recubrir. Una falla del equipo o una desviación del proceso produce defectos de recubrimiento o una pérdida completa del recubrimiento en un lote. A pesar de estas limitaciones, el CVD sigue siendo el método de recubrimiento dominante en industrias donde la durabilidad, la pureza y la precisión importan más que la velocidad o la simplicidad.