MCA Strumentazione Industriale – Pirometri dedicati ai processi di crescita epitassiale e deposizione film sottili
Quattro pirometri specifici per i processi di MOCVD, MBE, PVD, ETCH, HDPCVD, EPI e RTP — pirometria corretta dall'emissività in situ, datalogging veloce RS-422, integrazione con i principali reattori per crescita di GaN, GaAs, SiC, InP, silicio epitassiale
Semiconductor pyrometer / pirometro semiconduttori
I reattori di MOCVD, MBE, CVD, PVD per la produzione di semiconduttori composti — LED GaN, laser GaN, power devices SiC, transistor RF GaAs, fotovoltaico CIGS, mini/micro LED — richiedono controllo della temperatura del wafer con accuratezza di ±1-3°C su range 200-1500°C. La temperatura del wafer è il parametro chiave che determina la lunghezza d'onda di emissione di un LED, la tensione di soglia di un transistor, la uniformità del drogaggio, lo yield finale del dispositivo.
Un pirometro generico non basta: misura la temperatura del susceptor (il piatto su cui poggia il wafer) o di una termocoppia di processo, non la temperatura reale del wafer. Le due possono differire di 10-50°C in funzione di contatto termico, spessore del film cresciuto, emissività che cambia durante la deposizione. I pirometri dedicati per semiconduttori — la categoria di Sekidenko MXE, LayTec Pyro 400, Advanced Energy UV 400, kSA ScanningPyro — misurano direttamente la temperatura della superficie del wafer in situ, con compensazione di emissività e bande spettrali scelte per non essere disturbate dai film cresciuti.
La famiglia MCA-SC di MCA copre questa categoria con 4 sottomodelli ognuno dedicato a un tipo di processo: MCA-SC-MidIR per MOCVD/EPI/IMP (multiple wavelength configurabile, RS-422 high-speed), MCA-SC-SI50 per PVD/ETCH (miniaturizzato, alta precisione bassa temperatura), MCA-SC-SP-FIB per HDPCVD (4 canali fibra ottica), MCA-SC-SP-2120 per misura simultanea T + ε con accuracy ±1,5°C. Supporto applicativo specifico per integrazione con reattori AIXTRON, Veeco, EPIK e custom in italiano.
La pirometria nei processi semiconduttori è una specializzazione tecnica precisa. Ogni processo ha condizioni operative diverse (pressione, atmosfera, range di temperatura, accesso ottico) e richiede una configurazione specifica del pirometro. MCA-SC copre le sei famiglie principali.
Crescita epitassiale di semiconduttori composti III-V e II-VI per LED, laser, power devices. Deposizione di GaN, AlGaN, InGaN, GaAs, InP, SiC.
Range tipico: 500-1500°C · Pressione: 10-760 Torr · MCA-SC-MidIRCrescita epitassiale in ultra-alto vuoto (UHV) per dispositivi più puri di MOCVD. Tipicamente R&D e produzione speciale.
Range tipico: 400-900°C · Vuoto: 10⁻¹⁰ Torr · MCA-SC-MidIRCrescita epitassiale di silicio su substrato Si per CMOS avanzato, BiCMOS, BiPolar di potenza. Reattori RTP o batch.
Range tipico: 800-1200°C · MCA-SC-MidIRSputtering, evaporazione termica, e-beam evaporation. Deposizione di film metallici e dielettrici sottili.
Range tipico: 100-400°C · MCA-SC-SI50Etching reattivo dry: RIE (Reactive Ion Etching), ICP (Inductively Coupled Plasma), Deep RIE per MEMS.
Range tipico: 50-300°C · MCA-SC-SI50Deposizione di dielettrici (SiO₂, SiN, BPSG) con plasma ad alta densità. Riempimento gap stretti tra metallizzazioni.
Range tipico: 300-600°C · MCA-SC-SP-FIBAnche IMP (Implanted dopant activation) e RTP (Rapid Thermal Processing), dove un wafer viene riscaldato in pochi secondi a 800-1200°C per attivazione dei droganti impiantati, sono applicazioni dichiarate del MCA-SC-MidIR.
Quattro pirometri ognuno con caratteristiche ottimizzate per uno specifico tipo di processo semiconduttore. Stesso supporto applicativo e calibrazione tracciabile, configurazioni elettro-ottiche e meccaniche differenti.
Mid-IR multipla lunghezza d'onda, RS-422 high-speed
MOCVD · EPI · IMP · RTPMiniaturizzato per spazi stretti, alta precisione basse T
PVD · ETCH4 canali fibra ottica, multipli sistemi ottici
HDPCVD · multi-channelReal-time T + ε, accuracy ±1,5°C
Real-time emissività
MCA-SC-MidIR installato su reattore MOCVD per crescita di GaN: il pirometro guarda attraverso un viewport sul lid del reattore e misura direttamente la temperatura della superficie del wafer in situ — non del susceptor sottostante. La banda spettrale è configurata per non essere disturbata dai film GaN/AlGaN cresciuti durante il processo.
Mappa diretta tra processo semiconduttore e modello MCA-SC consigliato. La configurazione finale (banda spettrale specifica, geometria di accesso ottico, integrazione meccanica) viene definita in fase di progetto sull'applicazione specifica.
| Processo | Range T wafer tipico | Caratteristica chiave | Modello MCA-SC | Dispositivi target |
|---|---|---|---|---|
| MOCVD GaN-on-sapphire | 900-1100°C | Banda non disturbata da GaN/AlGaN | MCA-SC-MidIR | LED blu/verdi, laser GaN |
| MOCVD GaN-on-Si (power) | 900-1100°C | Compensazione strato buffer Si/AlGaN | MCA-SC-MidIR | HEMT GaN power, RF |
| MOCVD GaAs/InP | 500-800°C | P-bearing layers <650°C | MCA-SC-MidIR | LED rossi, laser DFB, RF |
| MOCVD SiC (power) | 1400-1600°C | High-T range esteso | MCA-SC-MidIR | Power MOSFET SiC, diodi Schottky |
| MBE GaAs/InP | 400-700°C | UHV compatibility | MCA-SC-MidIR | Telecom laser, RF speciale |
| EPI Si (CMOS) | 900-1200°C | RTP-compatible response | MCA-SC-MidIR | CMOS, BiCMOS advanced node |
| Sputter (Metalli, ITO) | 50-300°C | Low-T compatto | MCA-SC-SI50 | Metallizzazioni, ITO display |
| E-beam evaporation | 100-400°C | Low-T compatto | MCA-SC-SI50 | Ottica thin-film, metalli |
| Plasma etch (RIE, ICP) | 50-200°C | Spazio stretto compatto | MCA-SC-SI50 | MEMS, fotonica, micro-fab |
| HDPCVD dielettrici | 300-500°C | 4 canali fibra, multi-point | MCA-SC-SP-FIB | Passivazione chip, IMD |
| RTP attivazione droganti | 800-1200°C | Response time veloce | MCA-SC-MidIR | CMOS junction formation |
| Mini/micro LED MOCVD | 900-1100°C | Uniformità wafer carrier | MCA-SC-SP-FIB | Display mini/micro LED |
| Crescita applicazioni R&D | variabile | Real-time T + ε | MCA-SC-SP-2120 | Nuovi materiali, prove pilota |
MCA-SC-SI50 miniaturizzato per processi PVD (sputtering, evaporazione termica) ed ETCH (RIE, ICP): il design compatto permette installazione in spazi stretti delle camere di processo, dove un pirometro standard non sta. Range basse temperature 50-400°C con alta precisione.
Caratteristiche differenzianti rispetto ai pirometri per semiconduttori internazionali (Sekidenko MXE, LayTec Pyro 400 / EpiR Pulse, Advanced Energy UV 400 / UVR 400, kSA ScanningPyro).
Non un pirometro generico "per semiconduttori": 4 strumenti dedicati a MOCVD/EPI, PVD/ETCH, HDPCVD, real-time ε. Ogni processo ha la sua configurazione ottimale, non un compromesso che lavora "decentemente" su tutti.
MCA-SC-MidIR ha la banda spettrale configurabile in fase di progetto sul materiale target. Per GaN-on-Si serve una banda dove gli strati buffer Si/AlGaN/GaN non sono "visibili" al pirometro (problema documentato in letteratura), per SiC un'altra, per silicio puro un'altra ancora.
MCA-SC-SP-2120 misura simultaneamente T ed ε: la temperatura calcolata non deriva durante la crescita del film come succede ai pirometri standard. È la specifica abilitante per processi MOCVD ad altissimo yield dove la T del wafer deve restare stabile entro ±1-2°C.
MCA-SC-SP-FIB con 4 canali simultanei via fibra ottica permette di misurare contemporaneamente la temperatura su diverse zone del wafer o del wafer carrier (centro, periferia, multiple wafer in batch reactor). Identifica gradienti termici che un pirometro single-spot non vede.
Uscita digitale RS-422 per integrazione con sistemi di acquisizione veloci, datalogger di processo, controllo PID dedicato del reattore. Necessario per analisi statistica di processo (SPC), correlazione con misure ottiche (riflettanza, curvature), ricostruzione dinamica della crescita.
MCA-SC è progettato per integrazione con reattori MOCVD/CVD/PVD/ETCH di terza parte (Veeco, AIXTRON, EPIK, ASM, Applied Materials, Lam Research, ecc.). Forniamo supporto applicativo per verifica compatibilità meccanica del viewport, configurazione bande spettrali, calibrazione iniziale e ricalibrazione periodica.
MCA-SC in applicazione produzione LED GaN: la temperatura del wafer durante la crescita determina direttamente la lunghezza d'onda di emissione del LED finale. Una deriva di ±2°C sul setpoint si traduce in spostamento di ±1 nm sulla λ del LED, problema critico per applicazioni mini/micro LED dove l'uniformità cromatica del display dipende dalla riproducibilità del processo di crescita.
Dove i pirometri per semiconduttori MCA-SC sono utilizzati su clienti italiani e internazionali (R&D universitario, ricerca industriale, produzione pilota).
Crescita epitassiale di strati InGaN/GaN per LED blu e verdi alta efficienza. Display, illuminazione, retroilluminazione.
→ MCA-SC-MidIRProduzione di mini/micro LED per display avanzati (smartphone, smartwatch, TV). Uniformità cromatica wafer-to-wafer critica.
→ MCA-SC-SP-FIBCrescita epitassiale di SiC per dispositivi di potenza alta tensione: inverter automotive EV, traction ferroviaria, smart grid.
→ MCA-SC-MidIRTransistor GaN ad alta mobilità elettronica per amplificatori RF di 5G, radar, satellite, defense. GaN-on-Si o GaN-on-SiC.
→ MCA-SC-MidIRLaser semiconduttori GaN per display, blu-ray, illuminazione laser auto, lavorazione laser, biomedicale.
→ MCA-SC-MidIR + SP-2120Laser distributed feedback InGaAsP per fibra ottica telecom. λ 1310-1550 nm, controllo T critico per emissione.
→ MCA-SC-MidIRCelle solari thin-film: CIGS (rame-indio-gallio-selenio), CdTe (tellururo di cadmio). Deposizione PVD/CVD a 400-600°C.
→ MCA-SC-SI50, SP-FIBCrescita epitassiale di silicio su substrato Si per CMOS sotto i 22nm. Activation droganti via RTP.
→ MCA-SC-MidIR (EPI + RTP)Sensori MEMS, micro-attuatori, accelerometri, giroscopi. Deep RIE per etching profondo del silicio.
→ MCA-SC-SI50Deposizione di ITO (Indium Tin Oxide) per display touch, OLED, e dielettrici di passivazione via HDPCVD.
→ MCA-SC-SI50, SP-FIBModulatori, fotodiodi, guide d'onda su silicio per data center, sensoristica, quantum computing. Processi misti.
→ MCA-SC-SP-2120Laboratori R&D universitari e di ricerca pubblica per sviluppo nuovi materiali, transistor 2D, dispositivi sperimentali.
→ MCA-SC-SP-2120 + flessibilità
MCA-SC-MidIR per crescita epitassiale di SiC (carburo di silicio) destinato a power devices: inverter di trazione per veicoli elettrici, drive industriali, smart grid. Temperature di crescita 1400-1600°C, banda spettrale configurata per non essere disturbata dal substrato SiC sottostante e dai film cresciuti — controllo critico per yield e affidabilità del dispositivo finale.
Specifiche comuni e configurabili della linea MCA-SC. Le specifiche puntuali del singolo sottomodello (range, banda spettrale, geometria meccanica) vengono definite in fase di selezione sull'applicazione specifica.
| Famiglia | MCA-SC — Pirometri dedicati per semiconduttori |
| Sottomodelli | 4 (MCA-SC-MidIR, MCA-SC-SI50, MCA-SC-SP-FIB 4-canali, MCA-SC-SP-2120 T+ε) |
| Processi target dichiarati | MOCVD, MBE, EPI, IMP, RTP, PVD (sputtering, e-beam), ETCH (RIE, ICP), HDPCVD |
| Range temperatura coperto | 50-1600°C complessivo (variabile per sottomodello) |
| Accuratezza | ±1,5°C su SP-2120; ±0,5% FS su MidIR/SI50/SP-FIB |
| Banda spettrale | Mid-IR con multiple wavelength configurabile sul processo target |
| Response time | Configurabile in funzione della dinamica di processo |
| Compensazione emissività | Real-time simultanea T+ε su SP-2120 e SP-FIB; programmabile sui MidIR/SI50 |
| Output digitale | RS-422 high-speed per data acquisition veloce |
| Output analogico | 4-20 mA isolato galvanicamente |
| Canali simultanei (SP-FIB) | 4 canali via fibra ottica |
| Sistemi di acquisizione ottica | Multipli configurabili (geometria custom su reattore) |
| Integrazione reattore | Veeco K465i/EPIK, AIXTRON G5+/CCS, ASM, Applied Materials, Lam Research e custom |
| Vacuum compatibility | Compatibile con UHV per MBE (con feedthrough ottico stagno) e atmosfera processo CVD |
| Tipo accesso ottico | Viewport in zaffiro / quarzo / silice fusa in funzione della banda |
| Display | LED a 4 cifre integrato + software PC per setup avanzato |
| Datalogging | Buffer interno + storage continuo via RS-422 (compatibile MES/SPC) |
| Alimentazione | 24 VDC ±10% |
| Calibrazione | Certificato di taratura corpo nero tracciabile + verifica su substrato target del processo |
| Garanzia | 2 anni standard MCA, estendibile su contratti di manutenzione |
Il pirometro per semiconduttori è la categoria più nicchia e tecnica del catalogo, e per molte aziende italiane (R&D universitario, ricerca industriale, foundry pilota) trovare un fornitore qualificato in Italia che parli italiano e supporti applicativamente è già il problema principale. Quattro differenze concrete con i fornitori internazionali.
I fornitori internazionali di pirometri per semiconduttori (Sekidenko, LayTec, Advanced Energy, kSA) lavorano in inglese con tempi di risposta lunghi e supporto remoto. MCA è interlocutore italiano diretto: documentazione in italiano, telefono italiano, possibilità di intervento on-site per commissioning, supporto applicativo specifico per il reattore del cliente.
Tra MidIR, SI50, SP-FIB, SP-2120 la scelta dipende dal processo e dal reattore specifici. Prima di proporre un preventivo verifichiamo il tuo caso: tipo di crescita (GaN-on-Si vs GaN-on-sapphire vs SiC vs InP), range di temperatura del wafer, geometria del viewport sul reattore, vincoli di integrazione con sistema di controllo esistente.
Su uno strumento per semiconduttori la calibrazione standard su corpo nero non basta: serve verifica della risposta sul materiale specifico (GaN, SiC, Si epitassiale, GaAs) e sulle condizioni di processo. Forniamo certificazione di taratura tracciabile + verifica applicativa, su richiesta calibrazione personalizzata sul substrato del cliente.
MCA-SC è una delle sette famiglie di pirometri MCA. Per applicazioni dove il bersaglio richiede solo alta precisione assoluta (es. ricerca materiali, leghe critiche) c'è il MCA-IRT-W; per misura in induzione il MCA-FOT; per controlli volanti il MCA-HHT portatile. Un unico fornitore per l'intera strumentazione termica del laboratorio o del processo.
Indicaci il processo target (MOCVD/MBE/CVD/PVD/ETCH/HDPCVD/RTP), il materiale cresciuto o trattato (GaN, GaAs, SiC, InP, Si, materiali compound), il range di temperatura del wafer, il modello di reattore (Veeco, AIXTRON, EPIK, ASM, custom), eventuali vincoli di integrazione con sistemi di controllo esistenti. Rispondiamo entro 24 ore lavorative con la configurazione consigliata tra MCA-SC-MidIR, SI50, SP-FIB e SP-2120, completa di accessori di integrazione (viewport, fibra ottica, sistema di acquisizione dati).
I processi di crescita epitassiale (MOCVD, MBE) e di deposizione di film sottili (CVD, PVD, ETCH) richiedono controllo della temperatura del wafer con accuratezza di ±1-3°C su un range tipico 200-1500°C, per garantire la corretta morfologia cristallina, il drogaggio uniforme, la lunghezza d'onda di emissione di LED e laser. Un pirometro generico misura la temperatura del susceptor (il piatto su cui poggia il wafer) o di una termocoppia di processo: la temperatura del wafer è diversa e dipende dalla qualità del contatto termico, dallo spessore del film cresciuto, dall'emissività che cambia durante la crescita. Un pirometro dedicato per semiconduttori misura direttamente la temperatura della superficie del wafer in situ, con compensazione di emissività e bande spettrali scelte per non essere disturbate dai film cresciuti.
MCA-SC-MidIR è il modello più versatile della famiglia: pirometro a banda media (mid-IR) con multiple wavelength configurabile e response time personalizzabile, output RS-422 per high-speed data acquisition. Le applicazioni dichiarate sono MOCVD (crescita di nitruri di gallio per LED e laser blu, di GaAs/InP per RF e telecomunicazioni, di SiC per dispositivi di potenza), EPI (epitassia di silicio per CMOS avanzato e fotovoltaico), IMP (Implanted dopant activation, processi RTP — rapid thermal processing). È la scelta standard per la maggior parte dei reattori di ricerca e produzione semiconduttori.
MCA-SC-SI50 è un pirometro miniaturizzato con design compatto, ottimizzato per misura ad alta precisione a basse temperature e per installazione in spazi stretti dove un pirometro standard non sta. Le applicazioni dichiarate sono PVD (Physical Vapor Deposition: sputtering, evaporazione termica, e-beam evaporation per film metallici e dielettrici) e ETCH (etching plasma a freddo: dry etching reattivo, ICP, RIE per micro/nano fabbricazione). In questi processi il wafer è tipicamente a 100-400°C e l'accesso ottico è molto limitato per via dei vincoli di tenuta vacuum e di geometria della camera.
MCA-SC-SP-FIB è un pirometro a 4 canali con fibra ottica e multipli sistemi di acquisizione ottica configurabili. La misura non-contact include sia la temperatura sia l'emissività del wafer in tempo reale. È dedicato a processi HDPCVD (High Density Plasma CVD: deposizione di dielettrici con plasma ad alta densità, usato in passivazione e isolamento tra metallizzazioni di chip avanzati). Il multi-canale permette di misurare simultaneamente la temperatura su diverse zone del wafer o del carrier, per identificare gradienti termici e ottimizzare l'uniformità del processo.
MCA-SC-SP-2120 effettua misura simultanea di temperatura ED emissività in tempo reale, con accuratezza ±1,5°C. Durante la crescita di un film sottile, l'emissività della superficie del wafer cambia continuamente: senza compensazione, la temperatura calcolata dal pirometro deriva nel corso del processo. SP-2120 misura simultaneamente la radiazione emessa (per calcolare T) e una grandezza correlata all'emissività (riflettanza o emissione su una seconda banda), e calcola la T compensata in tempo reale. È la specifica richiesta per applicazioni dove la T del wafer deve essere stabile entro ±1-2°C durante l'intero ciclo di crescita.
Sì, MCA-SC è progettato per integrazione con reattori MOCVD di terza parte (Veeco K465i, EPIK700, AIXTRON G5+, AIXTRON CCS, e altri). L'accesso ottico al wafer avviene attraverso un viewport sigillato sul lid del reattore: la testa del pirometro (o la fibra ottica nel caso SP-FIB) si monta su flangia compatibile o tramite adattatore custom. Forniamo supporto applicativo per la verifica di compatibilità meccanica e ottica con il reattore specifico, e la configurazione delle bande spettrali per il processo target (GaN-on-sapphire, GaN-on-Si, GaAs, InP, SiC, ecc.).
Sì, ed è esattamente lo scopo principale del MCA-SC. La pirometria in situ (durante il processo) ha sostituito quasi del tutto la misura via termocoppia di processo nei reattori MOCVD moderni: la termocoppia misura la temperatura del susceptor o di un blocco di riferimento, non la temperatura reale del wafer. La pirometria corretta dall'emissività permette di misurare direttamente la T della superficie del wafer in tempo reale, con conseguente miglioramento dello yield, ripetibilità del processo e correlazione tra T di crescita e proprietà finali del dispositivo (lunghezza d'onda di emissione LED, mobilità portatori, tensione di soglia transistor).
MCA-SC è applicabile a tutti i semiconduttori composti III-V e II-VI processati per MOCVD/MBE: nitruri di gallio (GaN, AlGaN, InGaN) per LED blu/verdi/UV, laser blu, transistor HEMT GaN per RF e potenza; arsenuri (GaAs, AlGaAs, InGaAs) per RF, telecomunicazioni, fotovoltaico; fosfuri (GaP, InP, InGaP) per LED rossi e laser di telecomunicazione; carburo di silicio (SiC) per dispositivi di potenza ad alta tensione (inverter automotive, traction, smart grid); silicio epitassiale per CMOS avanzato e BiCMOS; CIGS/CdTe per fotovoltaico thin-film. Anche applicazioni di MEMS, sensori piezoelettrici, fotonica integrata.
MCA fornisce pirometri dedicati per processi di crescita epitassiale e deposizione di film sottili semiconduttori con supporto tecnico applicativo specifico, calibrazione tracciabile con corpo nero di riferimento, integrazione su reattori MOCVD, MBE, CVD, PVD, ETCH e HDPCVD di terza parte. Lavoriamo con laboratori di R&D universitario, centri di ricerca pubblica, foundry pilota, costruttori OEM di reattori e linee per semiconduttori composti, produttori di LED, laser, power devices SiC, RF GaN, fotovoltaico thin-film. Documentazione in italiano, supporto telefonico diretto.