Plasma etching applications using ICP and RIE reactors for MEMS technology

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