Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
Los filmes delgados de SnO2 se suelen depositar sobre una membrana (en nuestro caso Si3N4) que a su vez se
coloca sobre un soporte de silicio. La membrana es calentada entre 300°C y 600 C por un dispositivo
calefactor integrado. La membrana se dispone con el objeto de aislar térmicamente la zona caliente de la
película sensora, respecto del substrato y la cápsula del sensor, mejorando así notablemente el rendimiento
del sistema de calefacción, respecto de otras arquitecturas de sensores existentes. Por lo tanto la estructura
de la membrana que le da el carácter de MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) al sensor, se diseñó
para localizar la calefacción sobre la película sensora y de esta forma disminuir el consumo del dispositivo.
La técnica para la construcción de sensores elegida es innovativa, y difundida en la industria
microelectrónica, pues permite fabricar sensores de gas de bajo costo, sobre substratos de Silicio, con
tecnología compatible a la de fabricación de ICs (Circuitos Integrados: Integrated Circuits).
Otra de las ventajas de este sensor de gas, tipo MEMS, con película sensible MOS (Metal Oxide
Semiconductor) de óxido de estaño (SnO2), con respecto a los tradicionales de película gruesa del mismo
óxido, son el bajo consumo de potencia eléctrica (del orden de 50 mW en relación con los aproximadamente
2 Watt de su contraparte en película gruesa) y su baja inercia térmica, debido a que el microcalefactor está
montado sobre una membrana de 200 nm de nitruro de silicio (Si3N4) en una oblea de silicio
micromaquinada.
Este tipo de películas sensores deben ser calefaccionadas para que sean sensibles a los gases a ser detectados.
Los substratos de Si que se emplean como punto de partida pueden ser de 300 o 500 micrones de
espesor, con una capa de 3000 Ǻ de Si3N4 de baja tensión residual.
Las arquitecturas mencionadas aquí se realizan a partir de obleas de Si con recubrimientos de SixNy (
Nitruro de Silicio estequiométrico o no ) de baja tensión residual, y baja conductividad térmica, que sirven de
barrera al ataque del KOH sobre el Si (stop etching), el KOH al atacar al Si, produce cavidades que son
requeridas para la confección de circuitos integrados, por eso se recurre a obleas de orientación específica,
dado que dicho ataque sigue esas orientaciones, el límite al ataque lo determina la barrera de nitruro de
silicio, siendo este su fin especifico. Este film termina siendo el soporte o membrana sobre el cual se integra
la estructura del sensor. [2,5].
El propósito del presente trabajo es estudiar las condiciones que permitan obtener recubrimientos de nitruro
de silicio estequiométrico o no, (SixNy) libre de defectos y tensiones residuales, por dos métodos diferentes,
siendo, por plasma generado por radiofrecuencia (RF), y por plasma generado por una descarga continua
“glow discharge”, y el análisis de los resultados obtenidos.
El recubrimiento buscado tiene como objetivo detener el ataque del Si (stop etching) realizado con
KOH en solución acuosa, con solución de KOH al 35% m/m a 80ºC, debiendo ser idealmente su espesor de
aproximadamente 1 m, y de muy baja tensión residual.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Equipo 1
Reactor de radiofrecuencia.
Se utilizó un reactor de PECVD “Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition” con una fuente de potencia
eléctrica de RF de 13.56 MHz de 1200 Watts, cuyas características están ilustradas en la Fig. 1
Figura 1. Ilustración esquemática del reactor RPECVD de radiofrecuencia.
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