Silicon plasma etching is a well-known method, extensively studied, that has been revealing some draw-
backs recently since the technology is constantly evolving, and the techniques have to improve to keep up with it. As plasma etching techniques advanced, the microfabrication industry expanded, but so did the environmental costs of these operations. Therefore, finding ways to lessen the ecological imprint is urgent. One way to do it is to substitute pollutant chemicals daily used in the industry by others with lower environmental impact. Directly in plasma etching, the Bosch process uses both SF6 and C4F8 that has a Global Warming Potential with time horizon of 100 years (GWP100) of 23500 and 9500 times more potent than the known CO2, respectively, having both a lifetime of more than 3000 years; making C4F8 one of the most potent greenhouse gases detected in the atmosphere to date.
A new method of silicon plasma etching, called CORE (Clear, Oxidize, Remove, Etch), has been developed to solve it. This fluorocarbon (FC) free directional silicon etching process switches between SF6 and
O2 cycles. The O2 Oxidation replaces the common C4F8 of Bosch's approach, being more beneficial for the
industry as it prevents FC pile-up at the topside of nano-sized structures and minimizes drift due to the clean
reactor walls. In this study, high aspect ratio (HAR) features were fabricated, starting with a Cr mask that later
was changed to Al2O3, to obtain different patterns, i.e., trenches, pillars, 1 μm and 200 nm holes, to understand the different behaviors. Even though some tool setbacks occurred, reliable recipes were achieved for each type of pattern, and by using Rapid Thermal Processing (RTP) to anneal the etched samples, buried cavities were also accomplished. With greater selectivity, independent etching profiles, room-temperature operation, and the possibility of producing black silicon (BSi) on demand, this technology meets the current requirements.A erosão seca de silício é um método amplamente estudado, que tem vindo a revelar alguns inconveni-
entes recentemente, visto que a tecnologia está em constante evolução e os métodos têm de melhorar para se manterem atuais. Com o desenvolvimento destas técnicas, a indústria da microfabricação evoluiu e as consequências ambientais associadas aumentaram. É urgente procurar soluções para reduzir a pegada ecológica, e uma forma de o fazer é substituir as substâncias químicas poluentes utilizadas por outras de menor impacto ambiental. Nomeadamente o processo Bosch utiliza SF6 e C4F8 que têm um potencial de aquecimento global (PAG) de 23500 e 9500 vezes mais forte que o CO2, respetivamente, tendo ambos uma vida útil de mais de 3000 anos; fazendo do C4F8 um dos gases com efeito de estufa mais potentes detetados na atmosfera até à data.
Para o resolver foi desenvolvido um novo método de erosão seca de silício, chamado CORE (Clear,
Oxidize, Remove, Etch). Este processo de erosão de silício direcional sem fluorocarbono (FC) comuta entre
ciclos de SF6 e O2. A oxidação de O2 substitui o C4F8 comumente usado no processo de Bosch, sendo mais benéfico para a indústria uma vez que evita a acumulação de FC na parte superior das estruturas e as paredes do reator permanecem limpas. Neste estudo foram obtidas perfis com elevado razão de aspeto, começando com uma máscara Cr que mais tarde foi alterada para Al2O3, utilizando diferentes padrões, valas, pilares e furos de 1 μm e 200 nm, para compreender os diferentes comportamentos. Embora tenham ocorrido contratempos com a máquina, foram conseguidas receitas fiáveis para cada tipo de padrão e, utilizando o RTP para recozer as amostras, foram também conseguidas cavidades enterradas. O CORE dá resposta às necessidades atuais com alta seletividade, independência dos perfis, pode ser operado à temperatura ambiente e torna possível produzir black silicon (BSi) a pedido
