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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2008.tde-06112008-102206
Documento
Autor
Nome completo
Alexandre Ichiro Hashimoto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Santos Filho, Sebastião Gomes dos (Presidente)
Doi, Ioshiaki
Morimoto, Nilton Itiro
Rubio, Mario Ricardo Gongora
Sonnenberg, Victor
Título em português
Estudo da deposição química de cobalto em superfícies de silício pré-ativadas por paládio.
Palavras-chave em português
Cobalto
Deposição química
Eletroquímica
Paládio
Silício
Superfícies
Resumo em português
Neste trabalho investigamos a deposição química de filmes finos de cobalto sobre superfícies de lâminas de silício, tipo P (100), previamente ativadas com paládio e estudamos alguns mecanismos químicos envolvidos no processo de deposição química de filmes finos de cobalto. Os filmes de cobalto foram caracterizados quanto sua morfologia utilizando técnicas de Microscopia de Força Atômica (AFM) e Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS).Estudamos dois tipos de banho para deposição química: Receita 1 (2,0M NH4Cl, 0,005M CoCl2.6H2O, 0,15M NaH2PO2 H2O) e Receita 2 (0,14M Na3C6H5O7, 0,65M (NH4)2SO4, 0,19M CoSO4.7 H2O, 0,28M NaH2PO2 H2O) onde o pH dos banhos foi variado na faixa de 3,7 a 10 através da adição de hidróxido de amônio e a temperatura, na faixa de 65°C a 90°C. Nesta investigação sobre a deposição de cobalto sobre silício tipo P inicialmente foi observado que os sítios de paládio ficam esparsamente distribuídos sobre toda a superfície da lâmina de silício. A receita 1 não permitiu realizar deposição química sobre silício (100) tipo P em amplas faixas de pH e temperatura, com ou sem ativação das superfícies por paládio. Tal fato foi atribuído ao NH4Cl que teve o duplo papel de agente complexante e agente tamponante , fato que inviabilizou a realização da deposição química de cobalto. Por outro lado, a mudança do agente complexante para sulfato de amônio e do agente tamponante, para citrato de sódio, permitiu a realização da deposição química de cobalto em faixas de pH básico (6-10) e temperatura (65°C a 90°C). Surpreendentemente, as maiores taxas de deposição foram obtidas em temperaturas próximas à 80°C e pH próximo a 9,0. Além disso, o aumento da concentração de paládio na superfície, apesar de aumentar a taxa de deposição de cobalto nos instantes iniciais acabou por promover processos de redistribuição de paládio ao longo dos filmes de cobalto depositado. Tal fato foi atribuído a um mecanismo químico concorrente de oxidação tanto do paládio como do cobalto.
Título em inglês
Study of chemical deposition of cobalt on a surface of silicon pre-activated by palladium.
Palavras-chave em inglês
Chemical deposition
Cobalt
Palladium
Silicon pre-activated by palladium
Surface of silicon
Resumo em inglês
We have investigated in this work the electroless deposition processes of cobalt thin films on silicon wafer surfaces, (100) P type, previously activated with palladium and we have studied some chemical mechanisms by which the electroless deposition of cobalt may occur. The morphology of the cobalt thin films were characterized with the aid of atomic force microscope (AFM) and Rutherford Backscattering spectrometry (RBS). We have studied two types of baths for electroless deposition: Recipe 1 (2.0M NH4Cl, 0.005M CoCl2.6H2O, 0.15M NaH2PO2 H2O) and Recipe 2 (0.14M Na3C6H5O7, 0.65M (NH4)2SO4, 0.19M CoSO4.7 H2O, 0.28M NaH2PO2 H2O) where the pH of the baths was varied in the range of 3.7 to 10.0 by adding ammonia hydroxide and temperature, in range of 65°C to 90°C. In this investigation about cobalt electroless deposition on (100) P type silicon, at first, it was observed that the palladium sites were sparsely distributed over the silicon wafer surfaces after pre-activation. Unfortunately, recipe 1 was not adequated because cobalt electroless did not occurr for all ranges of tested pH and temperature and with or without palladium pre-activated. This fact was attributed to the choice of NH4Cl which acts as too efficient complexing and tamponant chemical. On the other hand, the change of the complexing agent to (NH4)2SO4 and the change of the tamponant agent to Na3C6H5O7 allowed one the cobalt electroless deposition for large ranges of alkaline pH (6-10) and temperature (65°C - 90°C). Surprisingly, the higher deposition rates were obtained for temperatures around 80°C and pH next to 9.0. Moreover, the increase of surface palladium concentration has allowed to increase the deposition rate at the early stages of the electroless deposition but, in the following, it promoted redistributions of palladium from the Co/Si interface to the Co body and oxygen incorporation in the Co film together progressive decrease of the Co-film thickness. This observation was attributed to a palladium and cobalt-oxidation mechanism.
 
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Data de Publicação
2008-12-12
 
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  • Santos Filho, S. G., and HASHIMOTO, Alexandre Ichiro. Mechanisms of Cu electroless plating onto Si(100) in diluted HF acid solutions containing CuSO4 or CuCl2. In 212th Meeting of the Electrochemical Society, Washington, 2007. Proceedings of the 212th Meeting of the Electrochemical Society.Pennington, NJ : Electrochemical Society, 2007. Abstract. Available from: http://www.electrochem.org.
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