Proposta de implantação de membranas em sensores de pressão a elementos piezoresistivos utilizando a técnica de pós-processamento.
| Ano de defesa: | 1997 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-11112024-153519/ |
Resumo: | Esta dissertação de mestrado, apresenta métodos para obtenção de membranas em substrato de silício para sensores de pressão a elementos piezoresistivos utilizando a técnica de pós-processamento. Para o desenvolvimento deste trabalho foinecessário elaborar os projetos, e organizar uma sala para construção de duas capelas químicas específicas, uma de exaustão e outra com fluxo laminar. A capela de exaustão comporta dois banhos termostatizados para controle de temperatura dosseus respectivos reatores químicos de corrosão anisotrópica. Um reator é utilizado com soluções de KOH e outro com soluções de TMAH. A capela química com fluxo laminar é adequada para processae a limpeza das lâminas ou amostras antes e depois dacorrosão anisotrópica. A limpeza antes da corrosão anisotrópica consiste em condicionar a lâmina para ser imergida na solução de KOH. A limpeza após o processo de corrosão anisotrópica é feita com intuito de retirar todo e qualquer resíduorestante da corrosão, como um exemplo: particulados contendo potássio (K). Foram projetados e fabricados os reatores químicos para a reação de dissolução do silício monocristalino. visando a máximo aproveitamento das soluções e, inclusive,mantendo os valores de suas concentrações no momento de processo. As soluções de KOH utilizadas no processo possuem concentração de 27% em água, sem adição de álcool iso-propílico. Sempre foram utilizadasquantias de 1 litro de solução para queconseguíssemos manter fora de saturação na corrosão, de várias amostras, de uma mesma lâmina de silício, conservando a mesma concentração para diversas temperaturas. Os testes foram feitos com algumas lâminas de 10 a 20\'omega\'cm, 3 polegadas,dopagem de boro e 350 \'mü\'m de espessura e algumas de 2,5 E19\'cm POT. -3\', 2 polegadas dopagem de Boro e 250 \'mü\'m espessura. Foi elaborada uma curva de ajuste para lâminas de alta dopagem, de onde obtivemos os valores de 0,514 e V para energiade ) ativação e 1,22 X \'10 POT. 8\'\'mü\'m/h para o fator pré-exponencial. A partir destes, calculamos 3:30 horas para conseguir um diafragma de 40 \'mü\'m de espessura. Experimentalmente foi obtido um diafragma na espessura de 42 \'mü\'m oqual demonstra que o modelo utilizado é bastante satisfatório. Os filmes que mais se adequaram para proteção do silício, contra as soluções de corrosão anisotrópica, foram os depositados por ECR (Electron Cyclotron Renosance) na UNICAMP e PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) na TELEBRÁS. |
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A limpeza antes da corrosão anisotrópica consiste em condicionar a lâmina para ser imergida na solução de KOH. A limpeza após o processo de corrosão anisotrópica é feita com intuito de retirar todo e qualquer resíduorestante da corrosão, como um exemplo: particulados contendo potássio (K). Foram projetados e fabricados os reatores químicos para a reação de dissolução do silício monocristalino. visando a máximo aproveitamento das soluções e, inclusive,mantendo os valores de suas concentrações no momento de processo. As soluções de KOH utilizadas no processo possuem concentração de 27% em água, sem adição de álcool iso-propílico. Sempre foram utilizadasquantias de 1 litro de solução para queconseguíssemos manter fora de saturação na corrosão, de várias amostras, de uma mesma lâmina de silício, conservando a mesma concentração para diversas temperaturas. Os testes foram feitos com algumas lâminas de 10 a 20\'omega\'cm, 3 polegadas,dopagem de boro e 350 \'mü\'m de espessura e algumas de 2,5 E19\'cm POT. -3\', 2 polegadas dopagem de Boro e 250 \'mü\'m espessura. Foi elaborada uma curva de ajuste para lâminas de alta dopagem, de onde obtivemos os valores de 0,514 e V para energiade ) ativação e 1,22 X \'10 POT. 8\'\'mü\'m/h para o fator pré-exponencial. A partir destes, calculamos 3:30 horas para conseguir um diafragma de 40 \'mü\'m de espessura. Experimentalmente foi obtido um diafragma na espessura de 42 \'mü\'m oqual demonstra que o modelo utilizado é bastante satisfatório. Os filmes que mais se adequaram para proteção do silício, contra as soluções de corrosão anisotrópica, foram os depositados por ECR (Electron Cyclotron Renosance) na UNICAMP e PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) na TELEBRÁS.This research shows methods to implement diaphragms in silicone substrates for pressure sensors based on piezoresistive using the post-processing technique. In order to devekop this work it was necessary to design and build a special room for two specific chemical benches: the first one with gases exhaustion capability, and the last one with air flow availability. The exhaustion chemical bench has two bath tanks with temperature controls for anisotropic etching, namely KOH and TMAH. The air flow bench is appropiate to clean wafers and dies before and after of the etching. The previous cleaning consists in preparing the wafers to be immersed in the KOH solution. The last cleaning removes etching residuals, for example K ions. Chemical reactors were designed and fabricated for crystalline silicone dissolution, to improve the exploitation of the solutions holding their concentrations at the moment of the chemical process. The KOH solution has about 27% without isso-alcohol. It was Always employed 1 liter solution in order to maintain it under saturated for several samples etched at various temperatures. The experiments were carried out using wafers with 10 to 20 cm resistivity, 3 inches, P type (Boron), and 350µm thickness, and 2,5 x 1019 cm-3, 2 inches, type P (Boron) and 250µm thickness. It was worked out a fitting chart for high doped wafers, obtaining an activation energy of 0,514 e V and a pre-exponential value of 1,22 x 108 µm/h. From these values it was calculated a etching time of 3:30 hours to reach a 40 µm diaphragm thickness. The experimental results shown an excellent matching with theoretical estimations: the diaphragm thickness obtained was of 42 µm (5% deviation). Moreover, the passivation material more adequate was nitride, which was deposited by ECR(Electron Cyclotron Resonance) and PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). The next research, run in order to set-up the system for making accurate microstructures with electrochemical etching-stop.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPRodriguez, Edgar CharryFurlan, Humber1997-07-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-11112024-153519/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-11-11T17:39:02Zoai:teses.usp.br:tde-11112024-153519Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-11-11T17:39:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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