ELECTROCHEMICAL ETCHING OF SILICON IN HF BASED SOLUTIONS: HF-BASED APPLICATION TO PROBE STORAGE AND GAS SENSING DEVICES

Il presente lavoro di dottorato si inserisce all'interno delle attività di ricerca svolte presso il laboratorio di Tecnologie Microelettroniche e Microsistemi del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, relativamente all'impiego di tecniche di lavorazione del silicio per applicazioni di tipo microelettro-meccaniche e sensoristiche. Il progetto, in particolare, riguarda l'impiego dell'attacco elettrochimico del silicio in soluzione acquose a base di HF per la fabbricazione di parti meccaniche per un nuovo tipo di memorie e la realizzazione di un'innovativa tipologia di sensori di gas per il rilevamento di NO2. In una prima parte di questa tesi vengono descritte le principali caratteristiche dell'attacco elettrochimico in soluzione acquosa in HF con particolare attenzione alla sua compatibilità CMOS e alla possibilità di regolare l'attacco elettrochimico per una completa (electropolishing) o parziale (formazione di silicio poroso) rimozione del silicio esposto alla soluzione durante l'attacco. Nella seconda parte della tesi viene dimostrata teoricamente e sperimentalmente la possibilità di fabbricare strutture micro-meccaniche sfruttando passi di processo CMOS (Impiantazione e Diffusione di droganti p e n e elettropolishing del silicio) al fine di realizzare strutture micromeccaniche sullo stesso chip con l'elettronica di controllo. E' inoltre condotto un dettagliato studio dell'effetto dei vari parametri di processo sulle dimensioni geometriche delle strutture meccaniche. La terza parte, infine, riguarda la fabbricazione e la caratterizzazione di una nuova tipologia di sensori di gas basata su silicio poroso come elemento sensibile. La struttura proposta è un JFET modificato con l'aggiunta di un gate flottante sensibile realizzato in silicio poroso (PSJFET). La caratterizzazione elettrica ed un modello analitico del sensore sono presentati assieme allo studio delle performance del PSJFET, con particolare attenzione alla possibilità di regolare la sensibilità del sensore e la capacità di controllarne il consumo di potenza.