Desenvolvimento de membranas para sensores de pressão utilizando freamento eletroquímico.

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: Furlan, Humber
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
• Palavras-chave em Português: Fimes finos; Processos de microeletrônica; Silício; Microelectronics processes; Silicon; Thin films
• Link de acesso: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-30042026-133125/

Esta pesquisa se cunha na fabricação de diafragmas de sensores de pressão utilizando a técnica de corrosão anisotrópica. Essa técnica, muito utilizada para fabricação de Microssistemas eletromecânicos, apresenta pontos obscuros à comunidade científica no que tange aos processos de freamento eletroquímico para obtenção de estruturas geometricamente precisas. Neste trabalho, foi elaborada a modelagem do freamento eletroquímico da corrosão anisotrópica em substrato de silício de maneira em que tenhamos uma compreensão clara do efeito de migração de cargas elétricas da camada induzida na interface sólido/eletrólito para o circuito, que provoca, dessa maneira, a formação do óxido anódico, processo de muita importância para que ocorra o freamento dessa corrosão anisotrópica. O escoamento das cargas elétricas se dá pela aproximação das camadas de depleção entre duas junções, momento este em que ocorre o \"punchthrough\" fazendo com que os átomos da superfície do silício entrem em forte estado de oxidação, Si++, condição precursora da oxidação anódica. Baseando-se em análises de estado sólido, onde se estuda o comportamento das bandas de energia, e com auxílio de um \"software\" específico, MEDICI, foi verificada a ação do \"punchthrough\" sobre o valor de tensão de 2,2 V com uma estrutura N(epitaxial, 2,5E16 cm-³)/P(substrato, 1,0E16 cm-³)/N+(induzida, 1,0E20 cm-³), para espessuras de substrato variando de 0,64 µm a 0,80 µm de espessura. Experimentalmente mostramos astensões de OCP (potencial de circuito aberto) de -1,462 V no processo de corrosão anisotrópica do Silício e o potencial de passivação, -1,368 V, que ocorre no momento de freamento eletroquímico da corrosão anisotrópica. Foram utilizados como contra-eletrodo uma placa de aço inox banhada em ouro e como eletrodo de referência um eletrodo Ag/AgCl/Cl¯. ) Neste foram obtidos diafragmas com espessura de 26 µm utilizando potencial fixo entre os eletrodos de trabalho e de referência de 1,2 V. O processo se deu em solução de KOH com concentração de 27% em massa, temperatura de 85,0 °C num tempo de processo de aproximadamente 4:30 horas. As medidas das espessuras dos diafragmas foram obtidas utilizando microscópio óptico, micrômetro de mesa e confirmadas através de um microscópio confocal. Para os sensores de pressão construídos em nosso laboratório, se esperava obter diafragmas na ordem de até 3,0 µm de espessura mas, obtivemos espessuras de 50 µm porque o filme de óxido de silício crescido para proteção contra a corrosão anisotrópica, não possuía espessura suficiente para o tempo de processo necessário. Após muita pesquisa relacionadas às camadas de proteção contra a corrosão anisotrópica depositadas em baixa temperatura, notamos a necessidade de que a superfície de amostra esteja devidamente polida para lograrmos bons resultados. Nesta tese mostramos trabalhos elaborados para determinar etapas de processos para a fabricação de sensores de pressão utilizando a técnica de pós-processamento, montagem do laboratório para Freamento Eletroquímico da corrosão anisotrópica, fabricação de sensores de pressão em substrato de silício, seus testes e caracterização em transdutores de pressão.