Il Silicio Macroporoso

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Caratterizzazione del Silicio Macroporoso come

Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 13

Il Silicio

Macroporoso

2.1 Storia e Struttura del Silicio Poroso

Il Silicio Poroso (PS) non è un materiale nuovo; la prima testimonianza risale al 1956 [14] mentre si studiava l’elettropolishing del Silicio in una soluzione di acqua/HF e da allora si è iniziato ad avere un particolare interesse nei suoi confronti.

Fu Beale [15-17],che estendendo un’idea di Theunissen [18, 19], riuscì a dare un modello alla formazione dei pori ma è anche vero che successivamente ci furono molti disaccordi [20- 26]. Ancora oggi ci sono tanti aspetti da chiarire sul meccanismo di formazione del Silicio Poroso ma intanto molti modelli sono stati proposti e in parte accettati, questo perché il Silicio Poroso esiste in varie forme e per ogni forma entrano in gioco fattori diversi (una classificazione dei modelli verrà fatta nel paragrafo successivo).

Un momento importante nella storia del Silicio Poroso è stato nel 1990 quando si scoprirono le sue proprietà ottiche [27] che aprirono a questo nuovo materiale le porte dell’ottica integrata. La tecnologia al Silicio è semplice e

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 14 soprattutto economica, caratteristica che non troviamo nell’utilizzo dell’Arseniuro di Gallio, ecco perché il numero di studi e quindi di articoli dal 90 in poi è aumentato vertiginosamente. Ancora oggi si pensa che il campo del Silicio Poroso non sia ancora stato esplorato completamente e si trovano continuamente nuove applicazioni.

L’esistenza di una vasta gamma di pori ha portato alla luce altrettante proprietà che ne determinano l’utilizzo in svariate applicazioni:

• contatto ohmico o rettificante per potenziali applicazioni[28];

• interfaccie con una bassissima densità di stati interfacciali per avere un valore basso della velocità superficiale di ricombinazione [20, 29, 30];

• comportamento particolare per celle solari [31]; • ossido anodico formato in vari tipi di modi[32];

• forte risposta non lineare alla super frequenza imposta su tensione e corrente[33];

• correnti auto indotte o tensioni oscillanti in una sicura area dei parametri spaziali per una costante tensione o corrente[34].

Tuttora si possono trovare nuovi pori per nuove applicazioni ma per capire meglio gli impieghi conviene prima dare una classificazione dei pori.

La prima classificazione fu fatta da Dubim [35] ma successivamente il Silicio Poroso fu diviso in 3 gruppi dallo International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) [36] (vedi tabella 2.1)

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T TiippooddiiPPSS DDiiaammeettrrooddeellppoorroo S SiilliicciiooMMiiccrrooppoorroossoo <<22nnmm S SiilliicciiooMMeessooppoorroossoo 22nnmm~~5500nnm m S SiilliicciiooMMaaccrrooppoorroosso o >>5500nnm m Tab. 2.1

Un’analisi della grandezza del diametro non è però sufficiente a descrivere interamente i pori in quanto questi si distinguono anche per la morfologia (forma e orientazione) a prescindere dalla dimensione. Sono stati creati diversi modelli per la crescita dei pori perché intervengono fenomeni fisici diversi che determinano una crescita non sembra regolare e facilmente catalogabile. Diventa così difficile prevedere la forma dei pori in morfologia e geometria e di conseguenza difficile realizzare un modello di crescita.

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2.2 Formazione del Silicio Poroso

La formazione del Silicio Poroso viene realizzata attraverso dissoluzione anodica del Silicio in un bagno elettrochimico (figura 2.1)

Fig. 2.1

La barretta di Silicio viene posta a potenziale positivo, in questo modo si spingono le lacune verso la superficie a contatto con la soluzione. Queste sono necessarie per permettere la reazione chimica che porta alla dissoluzione del Silicio il quale rimane in soluzione.

Le caratteristiche del tipo di Silicio Poroso formato dipendono principalmente dal:

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1) Tipo di Soluzione

Sono stati distinti 3 famiglie di soluzioni:

• Aqueos electrolytes ( elettroliti acquosi)

È un mix di acqua, HF, etanolo e/o acidoacetico o qualsiasi altra soluzione in grado di ridurre le tensioni superficiali tra i pori.

Presentano nella loro caratteristica tensione/corrente un picco (PSL) importantissimo per la trattazione teorica della formazione dei n-Macropori.

• Organic electrolytes (elettroliti organici)

è una soluzione formata da Acqua, HF, solvente organico. I più usati sono :

• acetonitrile ( MeCN )

• dimethyl formamide ( DMF ) • dimethylsulfoxide ( DMSO )

non presentano PSL perché nascosto dalla grossa resistenza dell’ elettrolita organico e il parametro fondamentale è la potenza di ossidazione. In tabella 2.2 viene riportata una tabella con le soluzioni più usate:

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 18 Tab. 2. 2

• Oxidizing electolytes (elettroliti ossidanti)

In questa soluzione gli ioni F- non prendono parte alla reazione e contengono molti reagenti ossidanti, anche quì il fattore principale è la potenza di ossidazione.

Si è riuscito a realizzare il Silicio Poroso anche utilizzando mix di queste soluzioni.

2) Tipo di illuminazione

L’illuminazione è risultato il modo migliore per generare all’interno del chip coppie elettrone-lacuna. Quest’ ultime sono fondamentali per il processo in quanto intervengono nella reazione superficiale per la dissoluzione del Silicio.

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 19 Si distinguono 3 casi fondamentali:

• Senza illuminazione, in questo caso si sfruttano le lacune già presenti nel substrato senza bisogno di generarne ulteriormente

• Illuminazione dal retro, le lacune vengono generate dal back e spinte dal campo elettrico verso la superficie per ricombinarsi

•

Illuminazione frontale, le lacune vengono generate sulla superficie e quindi non hanno bisogno del campo elettrico per ricombinarsi.

3) Tipo substrato

Il tipo di substrato è molto importante per capire che tipo di Silicio Poroso viene realizzato nel bagno elettrochimico. Principalmente i parametri che influenzano la realizzazione del Silicio Poroso sono l’orientazione cristallina e il drogaggio.

• Orientazione cristallina

Come nel caso dell’Etching del Silicio in un bagno di KOH anche quì caso l’attacco predilige direzioni cristallografiche ben precise (vedi figura 2.2).

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 20 Fig. 2.2

La figura 2.2 mostra un esempio di come la crescita di Silicio Macroporoso è influenzata dall’orientazione del cristallo. Si nota facilmente che la direzione preferita di crescita è senza dubbio la <100>.

Dato che il nostro interesse è quello di realizzare solchi verticali in modo da creare una struttura meccanicamente stabile utilizzeremo per i nostri esperimenti proprio campioni con direzione cristallografica <100>.

• Drogaggio

A seconda del tipo e del livello di drogaggio del campione si hanno fenomeni diversi.

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 21 Fig 2. 3

Dalla figura 2.3 si può notare che la variazione del diametro dei pori dipende in ordine di grandezza dal livello del drogaggio (e quindi resistività) e dal tipo. È interessante vedere come non compaiono i macropori di tipo P. Questo è dovuto al fatto che il Silicio Poroso nasce da una reazione chimica in un bagno elettrolitico dove le lacune sono l’elemento chiave (verrà spiegato meglio in seguito) e visto che il tipo P è ricchissimo di lacune è difficile controllare le zone in cui si vuole o meno la crescita cosa essenziale per la formazione dei macropori. Negli ultimi anni sono riusciti a realizzare anche macropori su un substrato di tipo P.

In questa tesi lo scopo è di realizzare macropori su substrato n-type con alto aspect ratio e il modo migliore per ottenerli è utilizzare un acqueus electolytescon illuminazione dal retro.

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2.3 Modelli per la formazione del Silicio Poroso

Si può fare però una classificazione sulla base delle lunghezze coinvolte nella formazione, e questa può rappresentarsi:

Modello Diffusivo

Il modello, proposto da Smith e collaboratori, è basato su meccanismi simili alla crescita a fiocco di neve che avviene nell’elettrodeposizione [20, 26, 37]. Questi, applicando il modello proposto da Witten and Saqnders [38, 39], trovarono similitudini tra la morfologia dei pori e la dendrite. Drogando il Silicio si introducono specie diverse nel reticolo le quali sulla superficie durante l’anodizzazione in HF/acqua, reagiscono diventando così dei siti attivi. Questi saranno il punto di partenza per la dissoluzione del Silicio. Ovviamente il drogaggio, quindi la lunghezza di diffusione, è la chiave di come si sviluppano. Si è trovato che con una lunghezza di diffusione piccola si ha una crescita a ramo mentre se si prende più grossa ho la formazione di canali.

Una trattazione più dettagliata è stata fatta da Smiths e Collins [40]. Modello quantico

Questo modello interviene nella crescita del Silicio Microporoso, il suo nome deriva dalla scoperta in passato di effetti quantici che si determinano qualora vengano generati particolari tipi di micropori. Si è così iniziato a parlare di elettroluminescenza del Silicio Poroso e questo modello non fa altro che cercare di spiegare la crescita del microporoso tenendo presente effetti quantici. Ciò è utile per definire bene la struttura

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 23 perché è dalla distanza dei pori che si determinano le caratteristiche della radiazione nascente.

Una trattazione più dettagliata è stata fatta da Lehmann [41] Modello di Beal

Il modello è stato proposto da Beal [14-16] che sviluppò un modello precedente di Theunissen del 1970 [17, 18] relativo al solo tipo N.

Quando si parla di macropori non si pensa più alla definizione generale data dallo IUPAC con d > 50 nm ma si fa riferimento a dei veri e propri fori nel Silicio con il diametro uniforme e tutti con la stessa orientazione cristallografica. In genere si realizzano matrici di questo tipo che arrivano ad avere anche 250 di aspect ratio (rapporto tra la profondità del poro e il diametro). Lehmann fu il primo a mostrare interesse per queste strutture pensando di impiegarle come strato sacrificale o come condensatori [42]. Oggi si sta cercando di sfruttarlo per svariati impieghi come nelle interconnessioni 3D [43] o negli accelerometri [44, 45].

In una Aqueos electrolytes l’HF si scinde in ioni _H+_e_F−_{, il livello di}

Fermi risulta essere più alto di quello del silicio drogato N e cosi polarizzando correttamente ottengo una giunzione Schottky.

Prima di porre il Silicio (tipo n, <100>) in bagno vengono definite con una maschera le zone dove si vogliono far crescere i pori e su queste zone vengono aperte delle cavità a forma di piramide utilizzando ad esempio un bagni di KOH. Questo processo serve a creare piccoli solchi nel Silicio che fungeranno da punto di partenza per la nascita del poro perché nel momento in cui si applica il potenziale si ottiene la formazione della zona di svuotamento che segue il profilo della superficie.

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 24 L’andamento del campo elettrico all’interno della barriera di potenziale non sarà uniforme ma diventerà più intenso in corrispondenza delle punte rendendo così più sottile la zona di svuotamento in corrispondenza di queste punte. Questo sottile strato della zona di svuotamento favorirà per effetto Tunnel il passaggio delle lacune che dal back si ritrovano sull’ interfaccia semiconduttore/soluzione (figura 2.4).

Dato che sono le lacune le responsabili della reazione di dissoluzione del Silicio solo su questi punti avverrà la creazione di questi solchi.

Fig 2. 4

Nell’ N-type però le lacune sono cariche minoritarie e non sarebbero sufficienti ad alimentare la reazione perciò si procede illuminando il retro e creando così coppie elettrone-lacuna che attirate dal campo elettrico arrivano fino alle punte. Questa radiazione deve pero permettere la creazione della coppia elettrone lacuna e quindi deve fornire un energia almeno pari al gap del Silicio quindi:

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( )

g g

h c

E T

λ

=

⋅

_(2.1)

In questo modo basterebbe una radiazione con lunghezza d’onda λ<0.95µ . Radiazioni con lunghezze d’onda superiori a 0.95 m

m

µ porterebbero solo al riscaldamento del campione, con conseguente indesiderata fluttuazione dei parametri che influenzano la crescita dei pori.

2.4 Le reazioni superficiali

Fu Memming [47] a dare per primo un modello per la dissoluzione del Silicio. Come anzidetto per avere la scissione del Silicio si ha bisogno di avere, sull’interfaccia di reazione, delle lacune ma queste intervengono in numero differente a seconda del valore della corrente utilizzata. Si hanno due tipi di reazioni:

• J<Jps formazione del poroso

Quando le prime lacune arrivano sulla superficie ricoperta dalla soluzione la carica positiva viene consumata per formare l’idrogeno. Il Silicio ora è un radicale libero di bassa stabilita e così tende a consumarsi reagendo con _F−_.

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 26 L’elettronegatività della fluorina è più grande di quella del Silicio così SiF2 reagisce con HF e si forma SiF4 con formazione di bolle di idrogeno

SiF2 + 2HF → SiF4 + H2

L’ultimo prodotto della reazione non è stabile e così reagisce ancora formando H2SiF6

SiF4 + 2HF → H2SiF6

Fig 2.5

• J>Jps Electropolishing

In questo caso sono 4 le lacune che prendono parte alla reazione e portano alla formazione di ossido di silicio che verrà dissolto in HF senza la generazione di bolle:

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 27 Si + 4OH- + nh+ → Si (OH)4 + (4 – n)e- con n<4

Si(OH)4 → SiO2 + 2H2O

SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

Entrambe le reazioni intervengono nel P-type e nel N-type dove l’unica causa che li differenzia è il modo di creare lacune.

2.5 Caratteristiche tensione-corrente

Queste caratteristiche sono state rilevate da Lehmann [46] sia per substrati di tipo P sia di tipo N. La caratteristica tensione corrente è molto importante per capire come funziona la crescita (figura 2.6).

Fig 2.6

Per quanto riguarda i macropori nel tipo P non si osservava la realizzazione dei pori lisci che si ha nel tipo N, questo non è stato ben

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 28 specificato ma si pensa possa attribuirsi al fatto che pur avendo una zona di svuotamento nel tipo P le lacune sono maggioritarie e quindi è più probabile che superino la barriera arrivando a reagire quindi ad intaccare anche in zone non volute, quella struttura stabile ricercata.

Passando al tipo N, Lehmann ha osservato che in polarizzazione catodica non si ha dissoluzione ma solo produzione di bolle mentre solo se si realizza un’ anodizzazione nel bagno si ha la formazione del poroso. Dalla caratteristica si può notare con facilità come vengano definite due zone della caratteristica separate da un piccolo picco (Jps) :

• J<Jps:

qui si hanno bassi valori di densità di corrente e la formazione dei pori così come ci aspettiamo.

• J>Jps: Electropolishing

qui invece si hanno elevati valori di corrente e dato che il diametro del poro è proporzionale alla densità di corrente in questo caso ho che il raggio si allarga talmente da distruggere tutta la struttura

La caratteristica 1 indica come, senza illuminazione, e cioè senza una generazione di coppie elettroni-lacune, non si ha ho formazione del poro e come questo verifica il fatto che siano le lacune a prendere parte alla reazione. La caratteristica 2 invece mostra come arrivato in un certo tratto (quello di formazione del poro) la variazione di tensione non comporta variazione di corrente che viene a dipendere solo ed esclusivamente dall’illuminazione e quindi tutte le lacune generate arrivano sulle punte dei pori e in questo range il campo elettrico (e zona di svuotamento) è sufficiente a farle passare tutte

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 29 solo sulle punte. Un aumento dell’illuminazione porta all’arrivo dell’elettropolishing (Caratteristica 3) e quindi alla dissoluzione totale del Silicio. Continuando ad aumentare l’illuminazione si ritrova la caratteristica 4 dove le lacune generate sono talmente tante da ricalcare precisamente la caratteristica del tipo P

2.6 Crescita dei Macropori

Fu Lehmann a dare una spiegazione fisica della crescita dei macropori [46]. Preso un substrato di tipo N, <100>, in modo che viene favorito l’attacco lungo la direzione verticale, vengono realizzati con una litografia a matrice e un bagno in KOH o TMAH delle punte su una struttura regolare a matrice. Ora il campione è pronto per l’anodizzazione nel bagno elettrochimico.

I risultati sperimentali di Lehmann hanno portato ad importanti conclusioni sulla fisica di crescita. La prima cosa che si è notato è che la velocità di crescita era indipendente dalla corrente utilizzata a differenza di quanto succedeva nella crescita dei micropori. Questo portò a pensare che la densità di corrente nelle punte rimanesse costante e così si spiegava anche come un aumento della corrente provocava un allargamento del diametro dei pori trovando così la relazione:

2

_J

_p

d

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 30 dove (figura 2.7):

Jps = densità di corrente sulle punte che corrisponde a Jps della caratteristica

tensione corrente

J = densità di corrente della zona attiva d = diametro del poro

p = passo tra un poro ed un altro

Fig 2. 7

Modulando la corrente di anodizzazione e cioè variando la J (densità di corrente sull’area attiva p2_{) si modula l’area su cui agisce Jps e quindi il}

diametro del poro se questo rimane di sezione quadrata (il che non è sempre vero). Si spiega anche il fenomeno dell’elettropolishing e cioe nel momento in cui J supera Jps si ha che d dovrebbe superare p, così che per J=Jps si ha

p=d e cioè parte il rastrellamento completo del Silicio meglio detto come

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(- )

PS PS Si

J

v

n e N

=

_(2.3)

dove :

NSi = densità atomica del silicio (5 1022 cm-3)

e = carica elettrica ( - 1.602 10-19 C) n = numero di dissoluzione del silicio

Lehmann trovò che n non è un valore ben preciso ma in genere varia tra 2 e 4 come mostra in figura 2.8 .

Fig 2. 8

Si trova così che tutto ruota intorno al valore di Jps che viene a rappresentare così un parametro fondamentale. Lehmann studiò a fondo i parametri che influenzavano questo parametro.

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La figura 2.9 mostra la variazione di Jps rispetto alla temperatura per varie concentrazioni di HF. Da queste caratteristiche si trova che:

-[

]

a E b _kT PS

J

= ⋅

A HF

⋅

e

_(2.4)

Dove A,b e Ea dipendevano dalla fase di set-up, ad esempio, Lehmann per una

soluzione di HF/acqua trovò 3300 mA/cm2 wt%3/2 per A, 0.345 meV per Ea e

1.5 per b. Differenti furono i risultati di Roozeboom e il suo team [48]. Questi usarono un elettrolita sul back per misurare l’uniformità di contatto e una soluzione di HF/acqua/etanolo. L’uso dell’etanolo permise di ridurre le tensioni di reazione superficiali consentendo così una crescita uniforme e pareti molto più lisce. In questo caso è stato trovato che A è 6880 mA/cm2 M (M sta per molarità), b è 1 e Ea è 0.165 eV.

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 33 Come si può notare l’aggiunta dell’elettrolita non fa altro che rendere Jps più sensibile alla temperatura mentre una concentrazione più bassa di HF rende l’attacco più lento e quindi più controllabile.

2.7 Ottimizzazione del Silicio Macroporoso

La tensione non gioca un ruolo fondamentale. Una volta ottenuta il voltaggio minimo per ottenere Jps il suo aumento non provoca variazione di corrente ma spingendosi troppo in alto si può arrivare al breakdown e una generazione di mesopori.

Il drogaggio, il passo e il diametro sono tre parametri molto correlati tra di loro. Dal drogaggio si può dedurre la lunghezza della zona di svuotamento (Lscr) e una buona regola dice che diametro, passo e Lscr devono essere dello stesso ordine di grandezza (figura 2.10). Se ad esempio il drogaggio è troppo alto la lunghezza della zona di svuotamento diventa talmente bassa rispetto a p e d che le lacune arrivano facilmente sui muri e si ha la formazione di pori laterali (figure 2.10/b, 2.11/1.c, 2.11/1.d, 2.11/2.d). Se il drogaggio è troppo basso si ottiene invece che la zona di svuotamento diventa è troppo spessa e le lacune rischiano di non arrivare sulle punte impedendo così la crescita di alcuni pori (figura 2.10/c, 2.11/2.a). Anche se Lscr ≅ p e d << p si ha il rischio di non far crescere qualche poro ( 2.10/d).

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 34 Fig. 2. 10

Un esperimento mostra come per 2 diversi tipi di drogaggio 5Ωcm

(Lscr=1µ , figura 2.11/1.a-d) e 40m Ωcm (Lscr=1µ , figura 2.11/2.a-d) m

variando p e d ma mantenendo costante il loro rapporto. Il passo viene variato tra 4 e 64 µ e il diametro tra 2 e32 m µ . L’attacco è stato eseguito con una m

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Si nota che i pori crescono bene finché p e d diventano troppo grandi rispetto a Lscr e permettono il fenomeno della dissoluzione laterale che, a parità di rapporto d/p, interviene in maniera più evidente dove Lscr è più bassa (drogaggio più alto) come mostrano le figura 2.11/1c e 2.11/2.c. Per Lscr troppo alta rispetto a p e d alcuni pori non crescono ( figura 2.11/2.a).

L’aggiunta dell’Etanolo riduce le tensioni superficiali incrementando l’uniformità del poro e garantendo muri molto lisci.

Il miscelamento garantisce il ricambio della soluzione che via via consuma idrogeno il quale può rimanere attaccato ai muri impedendone il ricambio della soluzione. Questa è la causa che limita il minimo diametro di formazione del poro (0.2um).

L’uso degli ultra-suoni aiuta a staccare le bolle dai muri e quindi ad accelerare la reazione [49]

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 36 Il diametro del poro può variare da un cerchio ad una stella a 4 punte (figura 2.12). Risulta essere più circolare introducendo un passo di ossidazione o più squadrata con una soluzione solo di acqua /HF. Può essere compreso tra 0.2 e 20 µ e il rapporto tra il passo e il diametro può variare da m

1.1 a 10.

Fig. 2. 12

Le Punte iniziali sono un elemento chiave nella formazione dei macropori perché condizionano la crescita di questi in maniera permanente. Se si prende due tipi di punte iniziali come mostra la figura 2.13 ottengo due tipi di crescita diverse.

Fig 2. 13

Nel caso della piramide le lacune vengono concentrate proprio sulla punta che sta al centro e durante la creazione del poro la dissoluzione parte sempre dal centro mantenendo così la stessa forma per tutto l’etching (figura 2.14°). Nel

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 37 caso del tronco di piramide, invece, si ha che la zona di svuotamento che, per ovvie ragioni, risulta essere più sottile in corrispondenza dei lati della base minore e così le lacune tendono a concentrarsi nei vertici della cavità generando 4 zone su cui partono i pori (2.14b). Le zone da cui partono i pori continuano a evolversi con il tempo generando così invece che un unico poro 4 pori più piccoli che si intersecano formando una struttura diversa da quello che ci si aspetta.

Fig 2.14 a Fig 2.14 b

2.8 Applicazioni dei macropori

Solo in questi ultimi anni si sta iniziando a trovare numerose applicazioni dei macropori su Silicio e molte sono ancora in fase di studio. Si può pensare che Ottow e i suoi colleghi furono i veri pionieri che riuscirono a creare strutture tridimensionali su cip e vennero subito studiate per la realizzazione di cristalli fotonici.

L’interruzione periodica di un reticolo di macropori offre la possibilità di emettere una luce che presenta caratteristiche simili a quelle di emissione degli altri semiconduttori. Sono già stati realizzati cristalli fotonici a 2 dimensioni [50-52] e si sta cercando di realizzarne anche a 3 dimensioni [53,

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 38 54]. Per ora buoni risultati si sono ottenuti solo sfuttando un semiconduttore di Silicio con orientazione <111> dove i crescono pori sulla direzione <113>.

Sempre nell’ambito dell’ottica integrata risulta interessante l’utilizzo di macropori nella realizzazione di filtri [55] dove riuscendo ad incavare la superficie dei macropori (con una depressione circolare) si creano delle micro lenti (ma è ancora oggetto di studio). Questi sono stati studiati come filtri a raggi X perché non solo offrono una selettiva trasparenza a tali radiazioni ma si ottiene anche una selezione lungo una precisa direzione. Questo risulta essere molto vantaggioso perché un problema che affligge l’uso dei Raggi X è proprio la mancanza di sorgenti monodirezionali [56]. Una grossa applicazione si ha in ambienti medici dove questi filtri eviterebbero gli scattering anaelastici ottenendo immagini più chiare.

I macropori sono stati utilizzati da Halle [57]anche come membrane nella realizzazione di motori e pompe Browniane [58] ottenendo soddisfacenti miglioramenti.

Una grossa superficie del Silicio offre la possibilità di sintesi specifica di agenti chimici, si possono così creare dei Biochips. Presa una matrice di macropori e ricoprendola con un particolare agente chimico che funge da catalizzatore si ha una reazione con determinate molecole o addirittura con catene di DNA [59] (figura 2.15).

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 39 Fig. 15

Si sono anche realizzati sensori di benzene [60] per il monitoraggio della qualità dell’aria sfruttando una membrana permeabile di macropori spessa poche decine di µ e coprendola con un film di Snm O₂ il quale cambia sensibilmente la sua resistività in presenza di benzene e di altri gas.

Riempiendo le guide con materiali scintillanti si sono realizzate guide compatibili con le celle CCD [61].

Lehmann sviluppo anche dei capacitori basati sui macropori in grado di ottenere capacità di 4uFV/cm3 che sono comparabili con gli attuali TaO3 in quanto hanno caratteristiche molto vicine e in più sono integrabili con la tecnologia al Silicio.

Nel campo delle Celle solari si sono realizzati, decrementando la corrente in fase di formazione, dei macropori che presentano un diametro più grande in superficie che decresce con la profondità e sono idealmente adattabili a strati anti riflettenti per celle solari [62,63] o per emettitori a corpo nero con ottimizzazione a IR [64].

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Substrato per Componenti a Radiofrequenza Integrati 40 Sempre con una modulazione della corrente durante la formazione dei macropori si è riuscito a creare delle masse sospese e ad utilizzarle per la formazione di accelerometri [44].

Uno dei più recenti studi sull’applicazione dei macropori è stato fatto nei laboratori del DIMES (TUDelft) ottenendo risultati molto soddisfacenti. Si è cercato di sfruttare i macropori con alto rapporto lunghezza/diametro per realizzare interconnessioni tridimensionali[43].