Optimizar Variables de un Reactor, para deposición de Vapores Químicos Metálicos (CVD), mediante un Simulador Comercial

Abstract

Este estudio se circunscribirá específicamente al Área de Simulación de Procesos en la Escuela de Ingeniería Química. La Deposición Química de Vapor o CVD (de sus siglas en inglés Chemical Vapor Deposition) es un proceso químico utilizado para producir productos de alta pureza y de alto rendimiento de materiales sólidos. El proceso se utiliza a menudo en la industria de semiconductores para producir películas delgadas. En un proceso CVD estándar, el sustrato (oblea) se expone a uno o más precursores volátiles, que reaccionan o se descomponen en la superficie del sustrato para producir el depósito deseado. Con frecuencia, también se producen subproductos volátiles, que son eliminados por medio de un flujo de gas que pasa a través de la cámara de reacción. Los procesos de micro fabricación CVD se emplean ampliamente para depositar materiales en diversas formas, incluyendo: monocristalino, policristalino, amorfo, y epitaxial. Estos materiales incluyen: silicio, fibra de carbono, nano fibras de carbono, filamentos, nanotubos de carbono, SiO2, silicio-germanio, tungsteno, carburo de silicio, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, nitruro de titanio, y diversos dieléctricos de alta k. El proceso de CVD se utiliza también para producir diamantes sintéticos. CVD es un proceso importante para la industria de la electrónica en el que una película fina se cultiva sobre un sustrato para permitir que las moléculas y fragmentos moleculares absorban y reaccionen en una superficie. Sin embargo es necesarioque las variables de deposición sean controladas adecuadamente,para que cumplan con las especificaciones requeridas y puedan alcanzar óptimos procesos en su utilización. Si bien los procesos de deposición se han optimizado considerando variables por separado, ya sean proceso de Balances de momento, energía y masa, otras consideraciones sobre cinética que se desarrolla,u otras sobre el proceso de adsorción que se lleva a cabo en la deposición de los vapores, estos estudio separado no permite validar las interacciones que se dan entre los diversos procesos que afectan la buena deposición. Poder optimizar el proceso total en función de todas estas variables, (temperatura, composición de la materia prima, velocidad de los gases en el reactor), resulta bastante trabajoso y consume un elevado tiempo si se hace mediante cálculos separados, complicando el cálculo matemático, lo que podría resolverse mediante el uso de simuladores multifisicos que combinen a la vez todos los procesos evaluando totalmente todas las interacciones y permitiéndonos conocer los diversos perfiles que se configuran durante el proceso lo que nos permitiría una mejor optimización del proceso total. Por lo que es importante evaluar este proceso de deposición, interactuando en forma conjunta todas las variables, lo cual se podría hacer con un simulador comercial.