Orientador: Marco Antonio Robert Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T11:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_PedroHenriqueLibrelonde_M.pdf: 1862796 bytes, checksum: 14125f2154ddd1e1590e9c04b5149128 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho realizamos uma contribuição ao estudo do processo de fabricação de microponteiras de Si ultra-finas, utilizando o processo de afinamento por oxidação térmica. Fabricamos as microponteiras de silício e submetemos as mesmas a sucessivas etapas de oxidação e remoção do óxido para obtenção de microponteiras de Si ultra-finas. Utilizamos um microscópio eletrônico (SEM ¿ Scaning Electronic Microscopy) para investigação da redução gradativa do diâmetro da ponta após cada etapa de oxidação. Para caracterização do processo, foram fabricadas microponteiras com diâmetro médio de ponta de 0,7um e após as etapas de afinamento por oxidação térmica foram obtidas microponteiras com diâmetro médio de ponta de 0,06 um. O diâmetro da ponta foi reduzido em 92 %, sem redução significativa da altura da microponteira, que se manteve em 4,5 um. A partir dos dados obtidos do processo de afinamento, caracterizamos as taxas de oxidação da ponta das microponteiras em função do diâmetro da ponta. Verificamos que, conforme proposto pelo modelo de Kao et al., a taxa de oxidação na ponta da microponteira é inferior à taxa de oxidação em uma superfície planar de Si e se reduz à medida que o diâmetro da ponta diminui. Finalmente, caracterizamos eletricamente um array de microponteiras através do levantamento das curvas características I-V (corrente-tensão) e I-t (corrente-tempo). Calculamos os parâmetros de emissão de Fowler-Nordheim, verificamos a característica de histerese na emissão por campo e analisamos a característica de estabilidade de corrente de emissão em curto prazo / Abstract: In this work, we present a contribution to the study of ultra-sharp silicon microtips fabrication process using oxidation sharpening technique. The silicon microtips were fabricated and submitted to repeated oxidation steps and oxide strip to achieve ultra-sharp tips. SEM (Scaning Electronic Microscopy) investigation were performed to observe the gradual tip diameter reduction after each oxidation step. Before the oxidation sharpening process, the silicon microtips array had initially a tip diameter of 0,7 um, and after the process the tip diameter was found in 0,06 um. The tip diameter was reduced in 92 % without any significant reduction of its height, which was kept in 4,5 um. The oxidation rate was characterized as a function of the tip diameter. The results obtained are in agreement with the model proposed by Kao et al., which states that the oxidation rate is reduced as the tip diameter become smaller. We also observed that the oxidation rates in the tips are lower than oxidation rate in flat surface of silicon. Finally, we performed the electrical characterization of the silicon microtips. We calculate the FN emission parameters and analyzed the short term stability characteristics / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Marco Antonio Robert Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danieli_CarlosLucianoDe_M.pdf: 1990598 bytes, checksum: 6745c93234cd7c2b42245ced236075ec (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho de mestrado utilizou várias técnicas convencionais de microfabricação desenvolvidas nas indústrias de semicondutores e teve como objetivo fabricar microponteiras de silício com melhorias nas características geométricas e morfológicas, ou seja, microponteiras altas e com pequenos cones de abertura, relacionados ao aumento do fator de emissão de campo (?) e redução da rugosidade da superfície, relacionado à função trabalho do material (?), utilizando máscaras de DLC e plasma de SF6/O2 e SF6 puro. Além disso, este trabalho investigou minuciosamente a origem, composição e distribuição da camada residual que apareceu no topo das microponteiras através da técnica de microanálise MEV/EDS, uma vez que a ocorrência de camadas residuais nas superfícies das microponteiras não tem sido reportada na literatura e que elas influenciam nas características da superfície das mesmas (substâncias adsorvidas e rugosidade) e do substrato. Com esta análise, foi possível verificar que o aparecimento da camada residual está relacionado ao mecanismo de corrosão do plasma de SF6/O2 que foi utilizado, pois se acredita que a camada residual encontrada trata-se da camada de passivação SiOxFy, que independe do material utilizado como máscara e que apresenta enxofre adsorvido em toda amostra. A técnica de AFM foi utilizada para se estudar em alta resolução os efeitos do plasma de SF6/O2 na morfologia da superfície do substrato. Com isso, foi possível verificar a existência de uma relação linear entre a rugosidade e tempo de corrosão, para as condições de processo utilizadas / Abstract: At this work, several conventional microfabrication techniques developed in the semiconductor industry were used and aimed to make silicon microtips with improved geometrical and morphological characteristics, ie taller microtips and the aperture cones of the tip smaller, related to increased emission factor field (?) and reduced surface roughness, related to the material work function (?), using DLC masks and plasma SF6/O2 and pure SF6. In addition, this study investigated in detail, the origin, composition and distribution of residual layer that have appeared at the top of microtips, using the technique of microanalysis by SEM/EDS, since the occurrence of residual layers on the surfaces of microtips have been not reported in the literature and their influence the surface characteristics of microtips (adsorbed substances and roughness) and the substrate. With this analysis, it was observed that the occurrence of the residual layer is related to the corrosion mechanism of plasma SF6/O2 used, because it is believed that the residual layer is found from the SiOxFy passivation layer, which is independent of mask material, and has sulfur adsorbed on all sample surface. The AFM technique was used to study with high resolution the effects of plasma SF6/O2 in the morphology of the substrate. Thus it was possible to verify the existence of a linear relationship between roughness and the corrosion time for the process conditions used / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Peter Jurgen Tatsch, Stanislav A. Moshkalev / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_AlcineiMoura_D.pdf: 5060090 bytes, checksum: 2e93ff0bc8213b48460167d7e4cbbcc3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas cinco aplicações de processos de corrosão por plasmas frios (temperatura ambiente), utilizando reatores dos tipos RIE (Corrosão por Íon Reativo) e ICP (Plasma Acoplado Indutivamente): Afinamento de porta de transistor CMOS - métodos convencionais como fotogravação, com resolução maior que 2 ?m, e corrosão por plasma em um reator RIE com as misturas gasosas SF6/CF4/CHF3 e SF6/CF4/N2, foram utilizados na obtenção de estruturas submicrométricas. A pressão foi variada de 50 mTorr a 150 mTorr e a potência de 30 W a 85 W. Corrosão de estruturas GaAs e AlGaAs para aplicação em transistores HEMT - as corrosões foram realizadas em um reator RIE com misturas de gás contendo SiCl4/Ar para a corrosão e O2/SF6/Ar para processo de limpeza da câmara; Corrosão de corpo para fabricação de sensores de pressão - foi utilizado um reator ICP e plasma de mistura gasosa SF6/Ar; Corrosão profunda para separação de patilhas utilizando métodos convencionais - foi utilizado um reator ICP para corrosão profunda dos canais. As misturas gasosas foram SF6/Ar, com polarização do eletrodo inferior para corrosão de Si (silício), e O2/Ar para remoção de fotorresiste; Teste de resistência de máscaras de Ni-P, Ni-B e SiO2 em processos de corrosão profunda e do tipo Bosch - as máscaras foram testadas em um reator ICP com plasma de misturas gasosas SF6/Ar e C4/F8. Em cada uma das aplicações foi feito um estudo sobre seus principais requerimentos, a fim de se obter o melhor compromisso entre os parâmetros do processo de corrosão / Abstract: This thesis is based on etching processes applications in cold plasmas (room temperature) using RIE (Reactive Ion Etching) and ICP (Inductively Coupled Plasma), as reactors, applied to specific areas of microelectronics and MEMS devices in semiconductors industries and laboratories. Five applications are presented: Thinning gate CMOS Transistor - conventional methods such as photolithography with resolution greater than 2 ?m and RIE reactor with gaseous mixtures: SF6/CF4/CHF3 and SF6/CF4/N2 were used to obtain structures below 1 ?m; GaAs and AlGaAs structures etching for HEMT transistors application - RIE reactor and mixtures containing SiCl4/Ar for etching and O2/SF6/Ar for cleaning were used; Bulk etching for pressure sensors - ICP reactor and gas mixture SF6/Ar were used; Deep Si etching for die separating - ICP reactor and gas mixtures SF6/Ar with bias for channel etching and O2/Ar for photoresist removal were used; Ni-P, Ni-B and SiO2 masks testing in deep etching processes - ICP reactor and gas mixtures as SF6/Ar and C4/F8 were used. In each applications a study of its main requirements was made, to achieve a better commitment between the parameters of the etching process / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica