Corrosão de silício por jato de plasma em expansão no vácuo.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Este trabalho explora a implementação, caracterização e aplicação de um reator constritivo para geração de um jato de plasma de hexafluoreto de enxofre (SF6) operado em alto vácuo para corrosão de silício. Este sistema possibilita uma alta fragmentação do gás de trabalho ocasionando em uma alta concentração de flúor atômico (F) no volume da descarga. Tal densidade de F foi medida com auxilio da técnica de espectroscopia ótica de emissão através do método de actinometria. As análises foram realizadas para diferentes fluxos de SF6 e suas misturas como os gases O2 e Ar e distâncias entre a fonte do jato de plasma e o porta substrato (1-10 cm), para valores fixos de pressão na câmara de expansão (3,2 mTorr), campo magnético (7,2 mT) e potência de radiofreqüência (150W). Estas análises visam o estabelecimento de condições ótimas de processo onde a concentração de F é máxima. Posteriormente as amostras de Si foram corroídas e caracterizadas quanto a taxa de corrosão, anisotropia, uniformidade e rugosidade através do uso das técnicas de microscopia eletrônica de varredura e perfilometria óptica. Os resultados obtidos pela espectroscopia óptica indicaram altas intensidade de flúor para os plasmas gerados com as misturas de gases SF6/O2 e SF6/Ar para distancia de 1 cm, sendo que a mistura SF6/O2 produziu valores mais elevados, da ordem de 1.4x103 u.a. Através do método de actinometria foi determinada a densidade de F que variou de (0,6 - 2,5) x 1019 m-3 (correspondente a 6-25% do volume total dos gases na descarga) para os parâmetros de plasma investigados. Este resultado é comparável com as tecnologias atuais de corrosão como o ICP. As análises de perfilometria indicaram altas taxas de corrosão, que variaram de (0,2-1,4) m/min. possibilitando uma profundidade de corrosão igual a 10 m para algumas condições em um tempo de aproximadamente 7 minutos, tempo bem abaixo dos registrado em corrosões de Si com reatores convencionais como o RIE. As análises também indicaram bons valores de anisotropia (>0,85), boa uniformidade (0,01-0,14) e baixa rugosidade (25-372) utilizando-se plasmas de SF6/O2. Tais características não foram alcançadas com a mistura de Ar no plasma de SF6.

ASSUNTO(S)

ensaios de corrosão processamento de materiais a plasma silício alto vácuo física de plasmas flúor jatos a plasma

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