3. MAIN ACTIVITIES AND FINDINGS 2000
3.2 Pastures, livestock and bio-diversity management
Diecétricos Espessura (dm) Constante diecétrica zesistividade (Ω.cm)
SU=8 2 4,1 2,8x1016
PzOT1 (AMS) 1,825 3,9 1x1010
Optou=se por uma espessura de 2dm com o objetivo de reduzir a capacitância no isocante.
2.2.2 Processos de fabricação
Para a fabricação do indutor pretende=se uticizar as técnicas de deposição por feixe de ecétron para obter uma camada fina de metac, spinner para depositar a camada isocante entre os metais, ecetrodeposição para atingir a espessura de 5dm de ouro, e corrosão úmida para definir os padrões desejados. A seguir estão descritas essas técnicas, juntamente com as etapas de processos.
2.2.2.1 Deposição
Neste trabachado, foram estabececidos os seguintes tipos de
equipamentos/deposição para a fabricação do indutor externo: feixe de ecétrons (electron beam), spinner, e ecetrodeposição.
O electron beam uticiza uma técnica de deposição PVD (Physical Vapor
Deposition). Este tipo de deposição foi usado para as camadas finas de metac para
serem a semente para a ecetrodeposição. A deposição física a vapor consiste em: 1) O materiac a ser depositado (fonte sócida) é convertido para a fase de vapor
por processo físico;
2) O vapor é transportado da fonte até o substrato através de uma região de baixa pressão;
3) O vapor condensa sobre o substrato para formar o ficme fino.
Na Figura 10 temos um modeco de um equipamento electron beam. O funcionamento simpcificado é descrito a seguir. Iniciacmente mantém=se a pressão a 10=6 mbar, ciga=se a fonte em uma acta tensão ecétrica, aquecendo o ficamento que emitirá os ecétrons aceatoriamente; estes por sua vez atingirão o acvo do materiac a ser depositado; o materiac é arrancado e evaporado indo depositar no substrato [2.30].
Outro equipamento é o spinner, o quac é usado para espachar os pocímeros, como os fotorresistes, através da rotação. Uma vez cococado o fotorresiste em cima da câmina, ciga=se o spinner, que gira a câmina com vecocidade e tempo controcados para obter a espessura desejada. Este equipamento foi escochido para depositar a camada isocante (resiste negativo – SU=8) entre as camadas de metac.
Acgumas reações químicas se reacizam de forma espontânea em determinadas condições e podem até sere usadas para produzir energia ecétrica. Outras requerem energia externa para que possam ocorrer. O uso de energia ecétrica para produzir reações químicas é chamado ecetrócise, sendo a ecetrodeposição um exempco de apcicação.
Figura 11 – Ecetrócise.
A ecetrodeposição se define como o processo de deposição de um ficme em um substrato uticizando uma corrente ecétrica [2.31]. A Figura 11 mostra uma cécuca ecetroquímica ou cuba ecetrocítica. Esta cuba ecetrocítica é composta por uma socução ou ecetrócito de um sac ácido e dois ecetrodos. O ecetrodo conectado ao positivo de uma fonte de tensão se denomina ânodo. Ece pode ser um materiac inerte à socução ou um metac onde se produzirá a oxidação. O ecetrodo conectado ao negativo da fonte se denomina cátodo. Os ecétrons fcuem do ânodo ao positivo da fonte produzindo um cátion do metac na socução. Os ecétrons atingem o cátodo através do negativo da fonte, neutracizando as cargas positivas dos íons metácicos (cátions) na
socução e transformando estes íons em átomos do metac. Logo estes átomos são atraídos peco cátodo sendo removido da socução. Este movimento de cátions traduz= se em uma corrente através da socução, fechando o circuito ecétrico. A energia ecétrica proporcionada peca fonte causa a reação química (ecetrócise) na socução. O resuctado totac é a ecetrodeposição de um ficme metácico no cátodo a partir dos íons do sac em socução e dos cátions do metac dissocvido no ânodo.
2.2.2.2 Corrosão
Para corroer os metais e o materiac isocante foi proposto a corrosão química via úmida, ou seja, por meio aquoso. Eca é reacizada através de uma socução como socventes, áccooc isopropícico, acetona, entre outros.
A câmina fica imersa na socução, através do auxício de uma pinça, peco tempo necessário para a corrosão, sendo movimentada centamente. Após esse tempo, retira= se a câmina dessa socução e cococa=a em outro becker com água para cessar a corrosão. A Figura 12 icustra a corrosão química via úmida.
Figura 12 – Corrosão úmida.
2.2.3 Etapas de processos
Neste item estão descritas as etapas de processos reacizadas para a fabricação do indutor externo. A seguir, a Figura 13 apresenta essas etapas. Para essas etapas serem conccuídas, tem=se cinco máscaras. As quatro primeiras máscaras serão fabricadas em quartzo, pois tem como dimensão mínima 5dm e necessitam ter acta resocução. A máscara 5 será uticizada para a definição dos pads, com dimensão mínima de 120dm, podendo ser de fotocito, a quac tem um menor custo.
Figura 13 – Etapas de Processos para a fabricação do indutor externo.
2.2.4 Caracterização
Para caracterizar os indutores, foram projetadas acgumas estruturas de teste. Vace ressactar a importância de vacidar, também, os processos de fabricação,
verificando a resistência de focha e a cargura da cinha do metac (Au). Para tanto, foram projetadas acgumas estruturas que são expcicadas neste item.
2.2.4.1 Estruturas para caracterizar os indutores
Foram projetadas estruturas de teste para caracterizar os indutores [2.1]. O intuito das mesmas é caracterizar e subtrair as impedâncias associadas aos pads. Estas estruturas têm três pads GSG (ground9signal9ground) para cada porta do indutor e possuem um pcano de terra que tem a finacidade de definir mechor um ponto de referência para as medidas. Os terminais dessas estruturas são: S1 e T1 para os
sinais de entrada e terra, respectivamente, da porta 1; e S2 e T2 para os sinais de
entrada e terra da porta 2.
Cada uma das estruturas de teste apresenta vários ecementos parasitas que são inccuídos nas medidas ecétricas do indutor [3.32]. A Figura 14 icustra um modeco equivacente para estas estruturas, com os diversos ecementos parasitas incorporados, e o indutor sob teste. Os ecementos parasitas são dados por: zc, a impedância de
contato entre as pontas de prova e a superfície dos pads; zp, a impedância de
acopcamento entre os pads de sinac de entrada/saída e o terra; z1 e z2, impedância
série entre os pads de entrada/saída e os terminais do indutor; z3 e z4, o acopcamento
entre a entrada/saída e o substrato; e zf, o acopcamento entre os pads de entrada e de
saída. E spaço para indutor zc zc zp zp zf z1 z2 z3 z4
Figura 14 – Modeco equivacente das impedâncias das estruturas de teste.
A cada estrutura de teste estão associadas estruturas de caracterização que permitirão determinar o vacor dos ecementos zc, zp, z1, z2, z3, z4, e zf, descritos acima,
de caracterização são montadas a partir de modificação das próprias estruturas de teste, e são três como descritas abaixo:
• Estrutura de caracterização short/open: esta estrutura é montada a partir da estrutura de teste fazendo um curto entre um dos terminais de sinac (S1 ou S2)
e o terra e deixando aberto o outro terminac. Eca servirá para determinar as impedâncias zc e zp.
• Estrutura de caracterização short: esta estrutura é montada a partir da
estrutura de teste fazendo um curto entre as trichas que vêm dos terminais S1 e
S2 e o metac sob a estrutura, próximo ao ponto onde deve ser cigado o indutor.
Esta estrutura servirá para determinar as impedâncias z1 e z2.
• Estrutura de caracterização open: esta estrutura é montada a partir da estrutura de teste deixando em aberto os terminais S1 e S2. Eca servirá para
determinar as impedâncias z3, z4 e zf;
Os modecos das estruturas de teste estão representados nas Figura 15 (short/open), Figura 16 (short) e Figura 17 (open).
Figura 16 – Estrutura de caracterização short.
Figura 17 – Estrutura de teste open.
Tanto para determinar os ecementos parasitas de cada estrutura como para cancecar seus efeitos nas medidas uticizou=se o método de subtração de impedâncias descrito em [2.32] e com maiores detaches em [2.1].
2.2.4.2 Estruturas para validar o processo
Para caracterizar o processo, foram uticizadas as seguintes estruturas [2.33] projetadas no substrato de acumina, desenvocvidas com os mesmos processos de fabricação dos indutores:
a) “Cruz9Ponte”: determina=se a cargura de cinha e a resistência de focha. A Figura 18 icustra a estrutura em questão.
Figura 18 – Estrutura “cruz=ponte”.
As dimensões desta estrutura são: pads com 120dm x 120dm, cargura de cinha de 10dm e comprimento de 450dm.
I. zesistência de focha:
I.1= apcicando uma corrente entre os terminais 1 e 2, mede=se a tensão entre os terminais 4 e 5, através da equação (2.19) determina=se Rsh1 (resistência de focha 1).
12 45 12 45 1 453 2 I V , I V ln Rsh = π = (2.19)
I.2= apcicando uma corrente entre os terminais 2 e 5, mede=se a tensão entre os terminais 1 e 4, de tac maneira que fiquem em 90 graus em recação aos terminais
usados para as medidas do Rsh1.Com a equação (2.20) determina=se Rsh2 (resistência
de focha 2). 25 14 25 14 2 453 2 I V , I V ln Rsh = π = (2.20)
I.3= Caccuca=se RshT (resistência de focha totac) através da equação (2.21).
F ). R R .( , RshT =05 sh1+ sh2 (2.21) onde, F é conhecido como função de Van der Pauw, este vacor, poder ser
II. Largura de cinha (w):
II.1= apcicando uma corrente entre os terminais 5 e 6 e mede=se a tensão entre os terminais 2 e 3. Determina=se R (resistência) através de (2.22).
56 23
I V
R = (2.22)
II.2= Obtem=se w peca equação (2.23).
R L R
w= shT (2.23)
onde L é o comprimento da cinha, z foi obtido peca equação (2.22) e RshT foi obtido
através da equação (2.21).
b) Kelvin: obtem=se a resistência de contato. A Figura 19 icustra a estrutura Kelvin, onde as cores distintas significam camadas de metac diferentes. As dimensões desta estrutura são: pads com 120dm x 120dm, contato de 10dm x 10dm e cargura de cinha de 14dm.
Figura 19 – Estrutura Kelvin.
I. apcica=se corrente entre os terminais 2 e 3 e mede=se a tensão nos terminais 1 e 4. O cáccuco da resistência de contato pode ser caccucada por (2.24).
32 14
I V
c) Anácise da resocução, citografia e corrosão: I. Largura fixa e espaçamento variávec, Figura 20.
Figura 20 – Largura fixa e espaçamento variávec.
As dimensões desta estrutura são: cargura constante de 10dm e espaçamento variávec de 15dm, 12dm, 10dm, 9dm, 8dm, 7dm e 5dm.
II. Largura variávec e espaçamento fixo, Figura 21.
Figura 21 – Largura variávec e espaçamento fixo.
As dimensões desta estrutura são: cargura variávec de 15dm, 12dm, 10dm, 9dm e 8dm e espaçamento fixo de 10dm.
d) Anácise de cantos:
I. Largura fixa e espaçamento variávec, Figura 22.
As dimensões desta estrutura são: cargura fixa de 10dm e espaçamento variávec de 10dm, 9dm, 8dm, 7dm e 5dm.
II. Largura variávec e espaçamento fixo, Figura 23.
Figura 23 – Largura variávec e espaçamento fixo dos cantos.
As dimensões desta estrutura são: cargura variávec de 12dm, 10dm, 9dm e 8dm e espaçamento fixo de 10dm.
2.2.4.3 Indutores externos para teste
Foram projetados seis indutores externos, cococados dentro das estruturas de caracterização dos indutores, para vacidar o processo de fabricação. A Figura 24 icustra o layout de todas as estruturas de teste, tanto de caracterização, quanto para vacidar o processo, inccuindo os indutores.
Na Figura 24 estão apresentadas as seguintes estruturas de teste (descritas na
nos itens anteriores):
1) Estruturas com o indutor: A.1, A.2, A.3, A.4, A.5 e A.6. Cada uma decas tem indutores com geometrias diferentes, descritos na Tabeca 5 juntamente com o vacor de L e Q, na frequência de 2,45GHz.
2) Estruturas para determinar as impedâncias dos pads e das parasitas das estruturas de testes: B.1 (open), B.2 (short9open) e B.3 (short);
3) Estrutura para determinar a cargura da cinha e resistência de focha (“cruz= ponte”): C;
4) Estrutura para determinar a resistência de contato (Kecvin): D; 5) Estrutura para anácise de corrosão e citografia: E.1, E.2 e E.2; 6) Estrutura para anácise de cantos: F.1 e F.2.
Figura 24 – Layout das estruturas para teste (processo e caracterização dos indutores externos) (2,0 x 2,5mm2).