Capitolo1 Introduzione Indice

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Indice

Introduzione V

Capitolo1

Deposizione elettrochimica 1 1.1 Introduzione……….………...1 1.2 Elettrodeposizione………...………....2 1.2.1 Teoria di base……….………..………….2 1.2.2 Distribuzione di corrente………….………..………….…...5 1.2.3 Polarizzazione di catodo……….………..………....7 1.2.4 Soluzione elettrolitica………...………..9

1.2.5 Distribuzione del metallo………..………...……….12

1.2.6 Struttura e proprietà del metallo deposto …..………....….13

1.2.7 Qualità del metallo deposto …..…………..……….…………...15

1.2.8 Preparazione del substrato…....…….……….………..…..18

1.3 Electroless…………..……….………..19

1.3.1 Teoria di base……….…………...………..………19

1.3.2 Modello elettrochimico: mixed-potential theory ………...………21

1.3.3 Wagner-Traud diagram………...………22

(2)

Indice II

1.3.5 Reazione catodica parziale………...………...25

1.3.6 Reazione anodica parziale………...25

1.3.7 Attivazione delle superfici non catalitiche………...….………..27

1.4 Il rame………29

1.4.1 Il rame nelle interconnessioni……...………..………29

1.4.2 Problemi per l’utilizzo del rame………..………31

1.4.3 Il processo Dual Damascane………..…………...……….34

1.5 Sistemi elettrochimici industriali per la deposizione di rame……….…..37

Capitolo 2

Micromachining elettrochimico del silicio 42

2.1 Micromachining tradizionale del silicio………….…..………..…...42

2.2 Attacchi isotropi in fase liquida………..…...………....45

2.2.1 HNA……….………..……….…46

2.3 Attacchi anisotropi in fase liquida…..………...…..………..47

2.3.1 Anisotropia dell’attacco relativa all’orientazione cristallografica

.

…….47

2.3.2 Idrossido di potassio (KOH)………...………50

2.4 Il silicio poroso…………..………...……...51

2.4.1 Cenni storici…………..………..………..……..51

2.4.2 Produzione del silicio poroso………..………54

2.4.3 Modelli di formazione del silicio poroso…………..………..56

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Indice III

2.4.5 Il sistema Si-HF………..………...…….63

2.4.6 Formazione dei macropori su substrati di silicio di tipo n………..……68

2.5 Micromachining elettrochimico……….……….……..78

2.6 Esempi di utilizzo del micromachining elettrochimico………....…83

Capitolo 3

Studio e sperimentazione di deposizione elettrochimica di rame in strutture microlavorate di silicio 87

3.1 Introduzione………...………..…………..87

3.2 LIGA………..………...….…87

3.3 Realizzazione delle microstrutture in silicio mediante micromachining elettrochimico………...…...………..94

3.3.1 Processo di fabbricazione di strutture ordinate con campioni litografati in laboratorio………...94

3.3.2 Processo di fabbricazione di strutture ordinate con campioni prelitografati…….……….102

3.4 Attacco elettrochimico…………..………...………..……….103

3.4.1 Set-up sperimentale………....……..………...….103

3.4.2 Caratterizzazione elettrica del sistema…………..…...……….108

3.4.3 Macropori random…………..…...………..….109

3.4.4 Realizzazione di microstrutture ordinate………..………..…….…….112

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Indice IV

3.5.1 Deposizione del seed layer mediante evaporazione……...………..…123 3.5.2 Deposizione del seed layer mediante procedimento electroless..…….125 3.5.3 Deposizione di rame su silicio con soluzioni a base di HF…………...126 3.5.4 Deposizione di rame su silicio con soluzioni a base di NH4F………..128

3.5.5 Prove di realizzazione di seed layer mediante deposizione

electroless……….……..………..129 3.5.6 Esperimenti di crescita di rame in campioni microlavorati……..……138