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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.1998.tde-14062022-092819
Document
Author
Full name
Ronaldo Domingues Mansano
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1998
Supervisor
Committee
Verdonck, Patrick Bernard (President)
Pereira, Jose Augusto de Alencar Mendes
Pereira, Ricardo Guerra
Seabra, Antonio Carlos
Swart, Jacobus Willibrordus
Title in Portuguese
Corrosão de silício por plasma para aplicação em microcanais.
Keywords in Portuguese
Corrosão
Corrosão por plasma
Microeletrônica
Microfruídrica
Tecnologias de plasma
Abstract in Portuguese
A corrosão por plasma de canais em silício monocristalino é uma das mais importantes etapas de processo na fabricação de micromáquinas e sensores. Neste trabalho são estudados vários processos de corrosão de silício por plasma usando gases fluorados, para obter canais com anisotropia de perfil controlada. Usando o gás CBr'F IND.3' foram obtidos canais com paredes verticais, com baixa rugosidade e com profundidade em torno de vinte micrometros. A adição de S'F IND.6' aumenta a taxa de corrosão, mas causa perda de anisotropia pela corrosão por baixo da máscara. Em processos de corrosão por plasma usando S'F IND.6' puro, obtém-se perfis arredondados com taxas de corrosão de vários micrometros por minuto. Para obter perfis verticais é necessário o uso de um eletrodo de grafite como fonte de carbono e a adição de argônio e hidrogênio. Com a adição desses dois gases ocorre a polimerização do carbono nas paredes inibindo a corrosão lateral, aumentando assim a anisotropia dos perfis. Canais com paredes verticais e profundidade de vinte e sete micrometros foram obtidos usando estes processos. As taxas de corrosão obtidas são de apenas duzentos nanômetros por minuto. Os plasmas de alta densidade (acoplados indutivamente) são usados para obter altas taxas de corrosão com baixas pressões. Neste trabalho foi adaptado em um reator de corrosão com ions reativos um sistema de plasma com acoplamento indutivo. Nos primeiros testes do novo sistema foram conseguidos canaisverticais em silício com taxas de corrosão de um micrometro por minuto usando S'F IND.6' puro. A rugosidade dos canais obtidos com este sistema é bastante reduzida. Os processos desenvolvidos neste trabalho estão sendo usados na fabricação de vários dispositivos, como emissores de campo, moldes para deposição de diamante, amplificadores fluídricos etc
Title in English
Application of silison plasma atching in microchannels.
Keywords in English
Microelectronics
Microfluidrics
Plasma etching
Plasma processing
Plasma technology
Abstract in English
Micromachining is becoming an increasingly important technology. Plasma etching of deep trenches in a silicon substrate is one of the most important processing steps in micromachining. In this work we studied several plasma etching processes, all based on fluorine containing gases, to obtain deep trenches with well controlled dimensions. Using the gas CBrF3, we were able to obtain trenches with vertical walls, relatively smooth surfaces until twenty micrometer deep. Addition of SF6 increases the etch rate, but also the undercut under the mask, resulting in less anisotropic processes. Etch depth has no limitation for these processes. Using pure SF6 and an aluminium electrode, very deep trenches can be etched with etch rates of several micrometers per minute, but the processes are isotropic. To obtain more vertical walls, a grafite electrode was used, and argon and hydrogen were added. In this way, polymerization inhibits lateral etching under the mask. Trenches of twenty seven micrometers deep with vertical walls were etched with such processes, but with a relativel low etch rate, approximately two hundred nanometers per minute. Inductively coupled plasmas are used to obtain relatively high etch rates at low pressures. In our modified Reactive Ion Etching reators the first tests showed that we are able to etch trenches with vertical walls at etch rates of approximately one micrometer per minute, using pure SF6. The roughness of the bottom of the trench is also reduced by these processes. For most of these processes we were able to determine the most important etch mechanisms. These processes are being used to manufacture such devices as pillars to form diamond sieves, fluidic amplifiers etc.
 
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Publishing Date
2022-06-14
 
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