Corrosão anisotrópica em todas as direções:
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Corrosão anisotrópica em todas as direções:
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Corrosão em “ILHAS” :
Cantos Vivos
e
Compensação de Cantos
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Se tivermos uma abertura no material de mascaramento, o resultado da corrosão é :
E se tivermos uma “ilha” de material de mascaramento ? :
?
.... Quais são os planos que aparecem ?24
Processos de
Microfabricação
Exercício
Utilize o programa simMEMS para simular as seguintes corrosões. Em cada caso estude a evolução
da corrosão em diferentes tempos, visualizando a topografia das cavidades desde diferentes
ângulos. Entregar os resultados impressos na próxima aula para diferentes tempos de corrosão em
visualização 2D (vista superior) e 3D (visualização “default” do programa, com ângulos -60o, 0o 30o).
100, 200 e 400
200, 300 e 600
100, 200 e 300
100, 200 e 300
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“Under eth” em vértices convexos
Na pratica o under-etch nos vertices
convexos da “ilha” de material de
mascaramento é mais complexo, estando
associado ao surgimento de faces em
planos com alto índice de Miller :
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Processos de
Microfabricação
Exercício
O entendimento dessas geometrias pode ser melhorado através da visualização desses planos.
Com esse objetivo, desenhe no diagrama 2D abaixo as linhas de interseção dos planos (411),
(-411), (-141) , (-1 -4 1), (-4,-1,1), (4-11), (1-41) e (141) com o plano X-Y. Indique as equações
dos planos em cada caso.
Considere que cada
quadrado no diagrama
corresponde a uma
célula unitária do Si.
Solução
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A construção anterior é útil para identificar quais são os planos que se formam nos 4 cantos de
uma ilha quadrada durante a corrosão e qual é a projeção deles no plano X-Y. Note que esta
projeção é o que se vê ao observa as estruturas num microscópio óptico :
Note que :
•  nas figuras cada
quadrado corresponde
a uma célula unitária
do Si.
•  que por se tratar de
planos (411), para
cada célula na direção
x , a corrosão avança
4 células na direção y.
Agora que você sabe quais são e como desenhar os planos (411) que surgem devido ao “underetch” nos vértices convexos, desenhe a evolução temporal da projeção sob o material de
mascaramento da corrosão do Si através de uma “ilha” quadrada no mascaramento :
Note que :
•  nas figuras cada
quadrado corresponde
a uma célula unitária
do Si.
•  que por se tratar de
planos (411), para
cada célula na direção
x , a corrosão avança
4 células na direção y.
Exercício
Processos de
Microfabricação
Utilize o programa “simMEMS para construir, em 3 dimensões, as faces formadas por planos
com índices de Miller (411) nos 4 cantos de uma ilha quadrada. Se for útil, considere como
referência os desenhos abaixo e na próxima pagina.
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Exercício
Processos de
Microfabricação
Como exemplo, note como aparecem (no programa “simMEMS ) os planos com índice de Miller
(411) quando desenhados removendo ao átomos a partir dos planos ax + by + cz + d = 0 com
coeficientes a=4, b=1, c=1 e d=21,72
Exercício
Processos de
Microfabricação
Atenção : Lembre que ao definir os cortes no cristal de Si, os coeficientes na equação dos planos
são os próprios índices de Miller e não os pontos onde os planos cortam os eixos. Por exemplo :
os planos (411) cortam os eixos nos pontos x=1, y=4 e z=4 (figura à esquerda) mas os
coeficientes do plano devem ser a=4, b=1, c=1 (os prórpios índices de Miller). Se você fizer o
corte usando como coeficientes do plano os valores a=1, b=4, c=4, o resultado será o mostrado na
figura à direita, que corresponde ao plano (1,4,4) não ao plano (4 1 1) :
Plano com coeficientes a=4, b=1, c=1
Plano com coeficientes a=1, b=4, c=4
Processos de
Microfabricação
“Under eth” em vértices convexos
Na prática, os planos que surgem nos vértices convexos dependem da solução utilizada na
corrosão. De fato, como mostram as figuras abaixo a adição de alcool pode mudar de forma
significativa o “under etch” nessa regiões.
I. Zubel, Sensors & Actuator A, 101 (2002) 255
10 M KOH
5 M KOH+IPA
5 M KOH + tert-butanol
30min
60 min
60 min
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“Under eth” em vértices convexos
Processos de
Microfabricação
10 M KOH
5 M KOH+IPA
80 oC, 30 min
80 oC, 60 min
5 M KOH + isobutanol
5 M KOH + ter-butanol
60 oC, 30 min
80 oC, 60 min
I. Zubel, Sensors & Actuator A, 101 (2002) 255
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Compensação de Cantos
Processos de
Microfabricação
A ocorrência do “undetr etch” faz com que seja necessário incluir nas mascaras, geometrias
de compensação de cantos para que, no resultado final da corrosão, sejam obtidas esquinas
retas.
Corrosão a partir de
uma mascara (ilha)
quadra simples
Para obter estruturas
finais quadradas é
necessário utilizar
adicionar geometrias
mais ou menos
complexas nos nas
esquinas convexas
Resultado final
não é quadrado
Resultado final
quadrado
H. Sandmaier et.al., Sensors and Actuators (1991)
Compensação de Cantos
Processos de
Microfabricação
Uma solução mais simples é
mostrada ao lado, onda para
comparação, geometrias de
compensação foram incluídas
em apenas 2 dos vértices de
um retângulo
M.A. Gosálvez, Applied Surface Science 202 (2002) 160
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Exercício
Processos de
Microfabricação
Desenhe a evolução temporal da projeção sob o material de mascaramento da corrosão do Si
através da “ilha” retangular mostrada abaixo :
Exercício
Processos de
Microfabricação
Desenhe a evolução temporal da projeção sob o material de mascaramento da corrosão do Si
através geometria abaixo. Note que em 2 dos 4 vértices foram incluídas geometrias de
compensação para obter esquinas retas no final da corrosão :
Bibliografia :
•  Artigos referenciados no texto
•  “Fundamentals of Microfabrication”, Marc Madou,
CRC Press, 2002, 2a Ed.
•  “Silicon Micromachining”, editado por M.
Elwenspoek e H. Jansen, Cambridge University Press,
1998
•  “Sensor Technology and Devices”, editado por
Ljubisa Ristic, Artech House, 1994
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