Name: light enhanced hydrofluoric acid passivation: a sensitive technique for detecting bulk silicon defects
Uploaded: 2016-01-04T14:00:01.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
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This program has been supported by the Australian Government through the Australian Renewable Energy Agency (ARENA). Responsibility for the views, information or advice expressed herein is not accepted by the Australian Government.

1. Setup Experimental <ol><li> Localize um exaustor adequado para a técnica de medição e retire qualquer equipamento irrelevante para permitir um melhor fluxo de ar e reduzir a desordenar. Não utilize com excepção do ácido fluorídrico (HF) produtos químicos na coifa. </li><li> Testar a qualidade da (DI) de água desionizada a partir da torneira no interior do exaustor de fumos utilizando um medidor de condutividade. Assegure-se que a água Dl tem uma condutividade de no máximo 0,055 S / cm a uma temperatura de 20 ° C. </li><li> Coloque uma vida tester portadores minoritários na coifa. Ligar os cabos a um computador, que está situado sobre uma mesa fora da coifa. </li><li> Ligue o computador e tempo de vida testador. Abra o arquivo tester vida no computador e clique no botão &#39;medida&#39; para garantir uma comunicação correta entre o computador eo tempo de vida testador. A fonte de luz sobre a vida testador deve piscar se o computador e testador foram conectados corretamente. </li&gt; <li> Coloque uma lâmpada de halogéneo no interior da capela. Posicionar a lâmpada tal que pode iluminar o palco vida testador em que a amostra será localizado. </li><li> Ligue a lâmpada de halogéneo com uma fonte de energia que deve situar-se fora da coifa. Quando a lâmpada de halogéneo está ligado, a sua intensidade deve ser pelo menos de 0,02 W / cm2 na fase vida testador. </li></ol> 2. Preparar a Solução IC 15% Nota: HF é uma substância química perigosa e deve ser tratado com cuidado. Isso faz com que lenta, sustentada, de profundidade e danos para o corpo após a exposição. HF não prontamente queimar a pele como os outros ácidos - em vez disso, absorve rapidamente na pele e provoca profunda bolhas e danos aos ossos. Isto significa que os ossos se tornam frágeis e com bolhas como o flúor reage com o cálcio. HF também se liga com cálcio livre que é usado na regulação do nervo e equilíbrio osmótico celular, assim que a ligação de livre cálcio no organismo pode ser fatal. É fundamental queo usuário segue protocolos de segurança de laboratório quando usar HF, e assegura que eles sabem a localização do kit ajuda HF primeiro e hexafluorine (ou cálcio gel gluconato). <ol><li> Coloque um recipiente limpo quimicamente rodada de plástico (H: 55 mm, D: 170 milímetros) na coifa (o mesmo que na Seção 1). O recipiente deve ter uma tampa de plástico transparente. Ver Secção 6 sobre a forma de limpar quimicamente o recipiente antes da sua utilização. </li><li> Limpar a área em torno do recipiente de plástico, na hotte de modo que a solução de HF pode ser preparada sem quaisquer obstruções nas proximidades. </li><li> Aplicar todos os equipamentos de proteção individual (EPI). </li><li> CUIDADO: Adicionam-se 50 ml de HF a 100 ml de água Dl (H 2 O) no recipiente. </li><li> CUIDADO: Adicionar 20 ml de ácido clorídrico (HCl) ao recipiente e misture-a H 2 O: HF: solução de HCI utilizando uma pinça de plástico. Lavar as pinças completamente mais tarde. </li><li> CUIDADO: Colocar a tampa sobre o recipiente de plástico e permitir que a solução queem que se contentar com 1 hr. Durante este tempo, os fumos HF irá condensar-se na tampa. </li><li> Rotular adequadamente o recipiente, e deixar claro que ele contém HF. Nota: A solução HF vai durar 1-2 meses com uso pesado. Portanto, não há necessidade de se substituir a solução de cada vez uma medição está a ser executada. </li></ol> 3. A calibração do Tester Lifetime <ol><li> Localize pelo menos 6 bolachas de silício de resistividade conhecido e condutância. Idealmente, a gama de resistividade deve abranger 0,1-100 Ω-cm. </li><li> No computador, abra o arquivo de calibração tester vida. Digite a resistividade de cada wafer na tabela e, em seguida, clique em &quot;Atualização # de wafers &#39;. </li><li> Clique no botão &quot;Obter dados&quot; no arquivo de calibração e digite os detalhes da vida testador. </li><li> Aplicar todos os EPI necessário. </li><li> CUIDADO: Coloque o recipiente de plástico cheio com a solução de HF na fase vida tester e posicioná-lo sobre a bobina indutiva (bluregião círculo e). </li><li> Quando solicitado para medir a &#39;tensão do ar&#39; no computador, medir a tensão da solução de HF, clicando no botão &#39;Ok&#39;. Neste caso, o ar foi substituído pela condutância da solução de HF. </li><li> CUIDADO: Retire cuidadosamente o recipiente com HF do palco e colocá-lo no banco coifa. Cuidadosamente retire a tampa. </li><li> CUIDADO: Quando a tampa tenha sido removida do recipiente, mergulhar a primeira bolacha de silício na solução de HF com uma pinça de plástico. Colocar a tampa de volta sobre o recipiente. </li><li> CUIDADO: Coloque o recipiente de plástico de volta para o palco vida tester e posicioná-lo sobre a bobina indutiva. Garantir a bolacha de silício é centrado sobre a bobina (região círculo azul). </li><li> Quando solicitado para medir a &#39;tensão sample&#39; no computador, clique no botão &quot;OK&quot; mais uma vez. Retire o recipiente do palco e colocá-lo no banco coifa. </li><li> CUIDADO: Cuidadosamente r<html> etirar o wafer de silício a partir da solução de HF, usando uma pinça de plástico e lave a hóstia nas taças de lavagem dedicados. Faça um enxágüe final com água da torneira na coifa. </li><li> CUIDADO: Coloque a tampa de volta para o recipiente e posicione o recipiente de volta para o palco vida testador. </li><li> Repita os passos 3.6 para 3.12 até que todas as amostras tiverem sido medidas. </li><li> Uma vez que todas as amostras foram medidos, clicar no botão &#39;&#39; Fit ​​dados no arquivo de calibração. Isso vai caber uma curva parabólica para os dados medidos e fornecer coeficientes de calibração A, B e C que são específicos para esta configuração. </li><li> No computador, abra o arquivo tester vida útil e clique na guia &quot;Configurações&quot;. Digite os novos coeficientes de calibração A, B e C para a configuração do HF. Salve o arquivo com um novo nome. Nota: A configuração de HF requer apenas uma calibração a cada 6 meses. Portanto, não há necessidade de calibrar a configuração de cada vez uma medição está a ser executada. </li></ol>jove_title &quot;&gt; 4. Wet Chemical Tratamento de Silicon Wafers Antes de Medição <ol><li> Prepare padrão limpo 1 (SC 1). <ol><li> CUIDADO: Em um exaustor de fumos alcalinos atribuído, adicionar 185 ml de hidróxido de amónio (NH4OH) para 1.295 ml de água desionizada numa proveta de vidro de 2 litros. </li><li> CUIDADO: Colocar a proveta sobre uma placa quente e aquecer a H2O: solução de NH4OH a uma temperatura de ~ 50 ° C. Utilizar um vidro de relógio para cobrir o copo. </li><li> CUIDADO: Uma vez que o H2O: solução de NH4OH atingiu uma temperatura de ~ 50 ° C, adicionar 185 ml de peróxido de hidrogénio (H 2 O 2) e continuar a aquecer até a temperatura atingir ~ 75 ° C. Este H2O: NH4OH: H2O 2 solução é conhecido como SC 1. Nota: SC 1 deve ser trocado diariamente para wafers de silício efetivamente limpas. </li></ol></li><li> Prepare padrão limpo 2 (SC 2). <ol><li> CUIDADO: Em um ácido alocados exaustor,adicionar 185 mL de HCl a 1.295 ml de água desionizada numa proveta de vidro de 2 litros. </li><li> CUIDADO: Colocar a proveta sobre uma placa quente e aquecer a H2O: solução de HCl a uma temperatura de ~ 50 ° C. Utilizar um vidro de relógio para cobrir o copo. </li><li> CUIDADO: Uma vez que o H 2 O: HCl solução atingiu uma temperatura de ~ 50 ° C, adicionar 185 ml de H 2 O 2 e continuar a aquecer até a temperatura atingir ~ 75 ° C. Este H2O: HCl: H 2 O 2 a solução é conhecido como SC 2. Nota: Alterar SC 2 diária para wafers de silício efetivamente limpas. </li></ol></li><li> Preparar a solução de gravação de silício. <ol><li> Em um alcalina alocados fume hood, adicionar 1,600 ml de hidróxido de tetrametilamónio (TMAH) a um quimicamente limpo 2 L taça de vidro. Por favor, consulte a Seção 6 sobre como limpar quimicamente o copo antes de usar. </li><li> Colocar a proveta sobre uma placa quente e aquecer a solução de TMAH a uma temperatura de ~ 856; C. Utilizar um vidro de relógio para cobrir o copo. Nota: A solução TMAH não vai precisar mudar até que ele começa a se cristalizar, ou seja, após 1 mês. </li></ol></li><li> Realize o tratamento químico molhado. <ol><li> Amostras de carga em um berço de quartzo e colocá-los em uma solução de HF comum no laboratório. A concentração não é crítica. </li><li> Depois de ~ 10 segundos ou uma vez que as amostras se tornar hidrófobo (puxar a seco), retirar o suporte da solução de HF e enxagúe com 3 copos cheios de água DI. </li><li> Transportar o berço de wafers para o exaustor onde SC 1 foi preparada. Quando SC 1 estabilizou em ~ 75 ° C, mergulhe lentamente o berço de wafers em SC 1. </li><li> Limpe os wafers em SC 1 para 10 min. </li><li> Após 10 minutos decorrido, retirar o suporte de wafers de SC 1 e lavá-los usando três taças 2 L de vidro cheios de água DI. Quimicamente limpo estes copos de vidro antes de enchê-los com água DI. Por favor, veja a Seção 6,como limpar quimicamente os copos. </li><li> Após a lavagem, coloque as amostras em uma solução de HF que é dedicado apenas para pós SC 1 processamento. A concentração não é crítica. </li><li> Depois de ~ 10 segundos ou uma vez que as amostras se tornar hidrófobo (puxar a seco), retirar o suporte da solução de HF e enxagúe com 3 copos cheios de água DI. Use as mesmas taças como no passo 4.4.5. </li><li> Transportar o berço de wafers para o exaustor onde SC 2 foi preparado. Quando SC 2 estabilizou em ~ 75 ° C, mergulhe lentamente o berço de wafers em SC 2. </li><li> Limpe os wafers em SC 2 para 10 min. </li><li> Após 10 minutos decorrido, retirar o suporte de wafers de SC 2 e lavá-los com 3 copos cheios de água DI. Use as mesmas taças como no passo 4.4.5. Nota: O suporte de bolachas podem ser armazenados em uma das provetas de enxaguamento cheios com água desionizada até ao dia seguinte. </li><li> Após a lavagem, coloque as amostras em uma solução de HF que é dedicado apenas para pósSC 2 processamento. A concentração não é crítica. </li><li> Depois de ~ 10 segundos ou uma vez que as amostras se tornar hidrófobo (puxar a seco), retirar o suporte da solução de HF e enxagúe com 3 copos cheios de água DI. Use as mesmas taças como no passo 4.4.5. </li><li> Transportar o suporte de bolachas para o exaustor de fumos onde a solução TMAH foi preparado. Quando a solução TMAH estabilizou em ~ 85 ° C, mergulhe lentamente o berço de wafers na solução TMAH. </li><li> Etch as bolachas em TMAH para 5 min. Isto irá remover ~ 5 uM de silício. </li><li> Após 5 min tiver decorrido, retirar o suporte de wafers da solução TMAH e lavá-los com 3 copos cheios de água DI. Use as mesmas taças como no passo 4.4.5. Mais de 3 lavagens podem ser exigidos como TMAH é bastante &quot;pegajoso&quot;. </li><li> Transportar o berço de wafers em água DI para o exaustor onde o experimento foi configurado. Consulte a seção 1.1. </li><li> Meça as pastilhas de silício preparados dentro de 2 horas após ste4.4.16 p. </li></ol></li></ol> 5. Medição Processo <ol><li> Aplicar todos os EPI necessário. </li><li> Encha dois copos de plástico 2 L com água DI e colocá-los no exaustor. Estes serão utilizados para enxaguar a medição pós amostras de silício. </li><li> Coloque uma pinça de plástico em um vazio 500 ml copo de plástico e coloque dentro do exaustor perto as taças de lavagem. Estas pinças irá ser usadas para lidar com as amostras de silício. </li><li> No computador, abra o arquivo vida testador. Verifique se o arquivo contém os coeficientes de calibração corretas para a configuração de medição HF. Consulte a seção 3. </li><li> No arquivo tester vida útil, selecione o modo «transitório». Entre os detalhes da bolacha de silício a ser medido, por exemplo, espessura, tipo de resistividade e dopante. </li><li> CUIDADO: Coloque o recipiente (tampa) preenchido com HF para o palco da vida testador e centralizá-lo sobre a bobina indutiva (região círculo azul). Deixar depositar o solução para1 minuto. </li><li> No computador, clique no botão &#39;Zero instrumento&#39; no arquivo de vida testador. Isto irá medir a voltagem da solução. Nota: Com o tempo, a tensão de solução irá diminuir pois a composição da solução muda com o tempo. Independentemente disso, a solução de HF não mostra qualquer degradação da sua qualidade passivador, razão pela qual a solução pode ser utilizada durante 1-2 meses, sem ser alterado. </li><li> CUIDADO: Retire cuidadosamente o recipiente do palco vida tester e colocá-lo no banco coifa. </li><li> CUIDADO: Cuidadosamente remover a tampa do recipiente cheio com a solução de HF. Se houver alguma condensação na tampa, lavar cuidadosamente a tampa em água desionizada utilizando a torneira na hotte. </li><li> CUIDADO: mergulhe cuidadosamente o primeiro wafer de silício na solução de HF. Usando a pinça de plástico, pressione levemente para baixo no wafer de silício para garantir que ele está sentado no fundo do recipiente. </li><li> Lavar a pinças e colocá-los de volta para o vazio 500 ml copo de plástico. </li><li> ATENÇÃO: Com cuidado, coloque a tampa de volta no recipiente e, em seguida, colocar o recipiente no palco vida testador. Assegurar a bolacha de silício é posicionado sobre a bobina indutiva (região círculo azul). </li><li> Lave e seque as luvas. Removê-los antes de operar o computador. </li><li> Se a luz fluorescente do exaustor está ligado, ele deve ser desligado antes de uma medição está a ser conduzido. Luz mínima é necessária durante a medição. </li><li> Mudar a lâmpada de halogéneo, e garantir que ele está iluminando o wafer de silício através da tampa do recipiente de plástico. Tempo durante 1 min (o tempo exacto não é crítica). </li><li> Durante o período de iluminação, clique no botão &#39;Medida&#39; no arquivo de vida no computador. Uma pequena janela chamada &quot;dados Tomando &#39;aparecerá. </li><li> No &quot;Tomando os dados de janela, digite um nome para o arquivo. Em &#39;amostra média&#39; s10 eleitos. </li><li> Quando o wafer de silício foi iluminado por 1 min, mude a lâmpada de halogéneo fora e imediatamente clique no botão &#39;Média&#39; na janela &#39;Tirar dados&#39;. O tempo de vida tester pisca 10 vezes e calcular a média das medições ao longo da vida. Observação: Uma vez que a lâmpada de halogéneo está desligado, a passivação da bolacha de silício começa a degradar, e, portanto, é importante medir imediatamente depois de iluminação para conseguir os melhores resultados. </li><li> Quando a média é completa, clique no botão &quot;OK&quot; na janela &quot;Tomando dados &#39;. </li><li> Se outra medida é necessária, repita os passos de 5,15-5,18. </li><li> CUIDADO: Quando a medição estiver concluída, remova o recipiente do palco vida tester e colocá-lo no banco coifa. </li><li> CUIDADO: Cuidadosamente remover a tampa do recipiente cheio com a solução de HF. Se houver alguma condensação na tampa, a tampa lavar cuidadosamente em água da torneira usando DIna hotte. </li><li> CUIDADO: Retire cuidadosamente o wafer de silício a partir da solução de HF, usando uma pinça de plástico e lave a hóstia nas taças de lavagem dedicados. Faça um enxágüe final com água da torneira na coifa. </li><li> Se mais amostras estão a ser medido, repita os passos de 5,10-5,23. </li><li> Uma vez que todas as amostras tiverem sido medidas, assegurar a tampa é colocada no recipiente e armazenar a solução de HF na hotte. Certifique-se de que o recipiente é adequadamente rotulados. </li><li> Lave todas as taças e pinças e armazená-los em seus lugares atribuídos em laboratório. </li><li> Permitir que o tempo de vida tester para permanecer no exaustor durante 1 hora após o uso e, em seguida, retire-o do exaustor. </li></ol> 6. Chemical Lavagem de taças e recipientes <ol><li> Em um alcalina alocados fume hood, preparar uma solução 1 SC, conforme descrito nas secções 4.1.1-4.1.4. </li><li> Para taças quimicamente limpos e recipientes, despeje a solução SC 1 para as taças / contentores. As taças caN só podem ser limpas uma de cada vez. </li><li> Deixe a solução de limpeza do copo / recipiente, durante 10 min. Se o copo / recipiente de plástico, que não podem ser colocados sobre uma placa quente e, portanto, a solução SC 1 irá arrefecer durante a limpeza. Isso não afetará o processo de limpeza. </li><li> Após 10 minutos, despeje a solução SC 1 em outro copo / container se eles exigem limpeza também. Caso contrário, deixe a solução SC 1 fresco em um copo grande. Uma vez arrefecido, SC 1 pode ser derramado na pia com água corrente. </li><li> Enxágüe SC 1 copo limpo / recipiente de água DI. </li><li> Em um ácido alocados fume hood, preparar uma solução SC 2, conforme descrito nas secções 4.2.1-4.2.4. </li><li> Despeje a solução no copo 2 / SC recipiente a partir do passo 6.5. Permitir que a solução de limpar a taça / recipiente, durante 10 min. </li><li> Após 10 minutos, despeje a solução SC 2 em outro copo / container se eles exigem limpeza também. Caso contrário, deixe a solução SC 2 fresco em um copo grande. Uma vez arrefecido, SC 2 pode ser derramado para baixo tele pia com água corrente. </li><li> Enxágüe SC 2 limpo copo / recipiente de água DI. A proveta / recipiente está agora limpo quimicamente. </li></ol>

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Soc. 137 (6), 1887-1892 (1990).</li><li>Angermann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wet-chemical+passivation+of+atomically+flat+and+structured+silicon+substrates+for+solar+cell+application.">Wet-chemical passivation of atomically flat and structured silicon substrates for solar cell application.</a> App. Surf. Sci. 254 (12), 3615-3625 (2008).</li><li>Angermann, H., Henrion, W., Rseler, A., Rebien, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wet-chemical+passivation+of+Si(111)-+and+Si(100)-substrates.">Wet-chemical passivation of Si(111)- and Si(100)-substrates.</a> Mat. Sci. Eng. B. 73 ((1-3)), 178-183 (2000).</li><li>Bertagna, V., Plougonven, C., Rouelle, F., Chemla, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=p-+and+n-type+silicon+electrochemical+properties+in+dilute+hydrofluoric+acid+solutions.">p- and n-type silicon electrochemical properties in dilute hydrofluoric acid solutions.</a> J. Electrochem. Soc. 143 (11), 3532-3538 (1996).</li><li>Bertagna, V., Erre, R., Rouelle, F., Chemla, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+components+dependence+of+the+charge+transfer+reactions+at+the+silicon/HF+solution+interface.">Ionic components dependence of the charge transfer reactions at the silicon/HF solution interface.</a> J. Solid State Electrochem. 4 (1), 42-51 (1999).</li><li>Kolasinski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+of+Si+etching+in+fluoride+solutions.">The mechanism of Si etching in fluoride solutions.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 5 (6), 1270-1278 (2003).</li><li>Trucks, G. W., Raghavachari, K., Higashi, G. S., Chabal, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+HF+etching+of+silicon+surfaces:+A+theoretical+understanding+of+hydrogen+passivation.">Mechanism of HF etching of silicon surfaces: A theoretical understanding of hydrogen passivation.</a> Phys. Rev. Lett. 65 (4), 504-507 (1990).</li><li>Zhang, X. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemistry of silicon and its oxide. , (2001).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

A implementação bem-sucedida da técnica de medição de vida de silício em massa descrito acima é baseada em três passos críticos, (i) quimicamente limpeza e decapagem os wafers de silício, (ii) imersão em solução de HF a 15% e (iii) a iluminação para 1 min 17, 18,19. Sem estes passos, o tempo de vida em massa não pode ser mensurado com segurança. À medida que a técnica de medição é conduzida a temperatura ambiente, a qualidade de passivação de superfície é...

Alta vida (&gt; 1 ms) silício monocristalino está se tornando cada vez mais importante para as células solares de alta eficiência. Compreender as características de recombinação de impurezas embarcados tem sido, e continua a ser um tema importante. Uma das técnicas mais largamente usadas para examinar a actividade de recombinação de defeitos em adultos é através de um método photoconductance 1. Por meio desta técnica é muitas vezes difícil de superfície completamente separada da recombinação grandes quantidades, tornando-se assim difícil de examinar as características de recombinação de defeitos em adultos. Felizmente existem várias películas dieléctricas que pode atingir velocidades muito baixas de recombinação eficaz da superfície (s) de eff &lt;5 cm / seg, e, assim, inibem eficazmente a recombinação superfície. Estes são, de nitreto de silício (sen x: H) 2, óxido de alumínio (Al 2 O 3) 3 e de silício amorfo (a-Si: H) 4. A deposição e umnealing temperaturas (~ 400 ° C) destes filmes dieléctricos são considerados para ser suficientemente baixa para não desactivar permanentemente a actividade de recombinação do adulto em defeitos. Exemplos disso são o ferro-boro 5 e 6 de boro oxigênio defeitos. No entanto, recentemente, verificou-se que os defeitos de vacância de oxigênio e vaga-fósforo no n -tipo Czochralski (Cz) de silício pode ser completamente desativado em temperaturas de 250-350 ° C 7,8. Da mesma forma um defeito no flutuador-zone (FZ) de silício do tipo p foi encontrado para desativar a ~ 250 ° C 9. Portanto, as técnicas de passivação convencionais, tais como deposição de vapor químico de plasma melhorado (PECVD) e deposição de camada atómica (ALD) podem não ser adequados para a inibição da recombinação da superfície a analisar defeitos granel em adultos. Além disso, sen x: H e a-Si: H filmes foram mostrados para desactivar defeitos de silício em massa por meio de hidrogenação 10,11. Portanto, para examinar a actividade de recombinação S<html> F-cultivadas em defeitos, uma técnica de passivação de superfície RT seria ideal. Wet passivation químicos de superfície cumpre este requisito. Na década de 1990 Horányi et ai. Demonstraram que a imersão das bolachas de silício em soluções de iodo-etanol (IE) proporciona um meio para passivar bolachas de silício, conseguindo S ef &lt;10 cm / seg 12. Em 2007 Meier et ai. Mostraram que o iodo-metanol soluções (IM) podem reduzir a recombinação superfície a 7 ​​cm / seg de 13, enquanto em 2009 Chhabra et ai. Demonstraram que S ef de 5 cm / seg pode ser alcançado por imersão bolachas de silício em soluções 14,15 quinhydrone-metanol (QM). Apesar do excelente passivation superfície alcançado pelo IE, IM e soluções QM, eles não fornecem adequada passivation superfície (S ef &lt;5 cm / s) para medir o tempo de vida maior parte dos wafers de silício de alta pureza. nt &quot;&gt; Outro meio para atingir um alto nível de passivação de superfície é por imersão wafers de silício em ácido HF. A noção de usar HF para passivar wafers de silício foi introduzido pela primeira vez por Yablonavitch et al., em 1986, que demonstraram um recorde de baixa S ef de 0,25 ± 0.5 cm / s 16. Embora excelente passivation superfície foi atingido em wafers de alta resistividade, temos encontrado a técnica a ser não-repetível, acrescentando assim uma grande incerteza para a medição da vida. Portanto, para limitar a incerteza de forma consistente alcançar uma muito baixo S FEP (~ 1 cm / seg), desenvolvemos uma nova técnica de passivação HF que incorpora três passos críticos, (i) quimicamente a limpeza e decapagem de bolachas de silício, (ii) a imersão numa solução de HF a 15% e (iii) iluminação durante 1 min 17,18. Este procedimento é simples e eficiente do tempo em comparação com o tradicional PECVD e técnicas de deposição de ALD listados acima.

<table><tbody><tr><td>Hydrofluoric acid (48%)</td><td>Merck Millipore,&amp;nbsp; &amp;nbsp;http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334</td><td>1003340500</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid 32%, AR</td><td>ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985</td><td>107209</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Ammonia (30%) Solution AR</td><td>Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m</td><td>AA005</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Hydrogen Peroxide (30%)</td><td>Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209</td><td>1072092500</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>Tetramethylammonium hydroxide (25% in H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992</td><td>5879-03</td><td>Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade.</td></tr><tr><td>640 ml round plastic container</td><td>Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round</td><td></td><td>This is a good container for storing the 15% HF solution in.</td></tr><tr><td>WCT-120 lifetime tester</td><td>Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license.</td><td>Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Halogen optical lamp, ELH 300 W, 120 V</td><td>OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx</td><td>54776</td><td>Any equivalent lamp could be used.</td></tr><tr><td>Voltage power source</td><td>Home made power supply</td><td></td><td>Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps.</td></tr><tr><td>Conductivity meter</td><td>WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf</td><td>LF330</td><td></td></tr></tbody></table>

light enhanced hydrofluoric acid passivation: a sensitive technique for detecting bulk silicon defects

Um procedimento para medir o tempo de vida maior (&gt; 100 ms) de pastilhas de silício por atingir temporariamente um nível muito elevado de passivação da superfície, quando as bolachas de imersão em ácido fluorídrico (HF) é apresentada. Por este procedimento três passos críticos são necessários para atingir o tempo de vida maior. Em primeiro lugar, antes da imersão de placas de silício em HF, eles estão quimicamente limpas e subsequentemente gravado em 25% de hidróxido de tetrametilamónio. Em segundo lugar, as pastilhas tratadas quimicamente são então colocadas num recipiente de plástico grande preenchido com uma mistura de HF e ácido clorídrico, e, em seguida, centrada sobre uma bobina indutiva para medições photoconductance (PC). Em terceiro lugar, para inibir a recombinação de superfície e medir o tempo de vida em massa, as bolachas são iluminados em 0.2 sóis para 1 min usando uma lâmpada de halogéneo, a iluminação é desligada, e uma medição PC é imediatamente retirado. Por este procedimento, as características de defeitos de silício em massa pode ser determinado com precisão. PeleThermore, antecipa-se que uma técnica de RT sensível passivação de superfície será imperativo pela análise de defeitos de silício em massa quando a sua concentração é baixa (&lt;10 12 cm -3).

A Figura 1a mostra uma vista esquemática e a Figura 1b mostra uma fotografia da montagem experimental. Quando uma pastilha de silício é imerso na solução de HF, subsequentemente, colocada sobre o palco vida testador e é realizada uma medição (antes da iluminação), uma curva de tempo de vida que é limitada através de recombinação da superfície resultará, como mostrado pelos triângulos azuis na Figura 2. No entanto, quand...

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Light Enhanced Hydrofluoric Acid Passivation: A Sensitive Technique for Detecting Bulk Silicon Defects

Luz reforçada Passivation ácido fluorídrico: uma técnica sensível para a detecção de defeitos de silício em massa

A RT técnica passivation superfície do líquido para investigar a atividade de recombinação de defeitos de silício em massa é descrito. Para que a técnica seja bem sucedido, três passos críticos são necessários: (i) a limpeza química e corrosão de silício, (ii) a imersão de silício em 15% de ácido fluorídrico e (iii) iluminação durante 1 min.

A procedure to measure the bulk lifetime (&#62;100 &#181;sec) of silicon wafers by temporarily attaining a very high level of surface passivation when ...

light-enhanced-hydrofluoric-acid-passivation-sensitive-technique-for

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K visualizações.  Australian National University.  A RT técnica passivation superfície do líquido para investigar a atividade de recombinação de defeitos de silício em massa é descrito. Para que a técnica seja bem sucedido, três passos críticos são necessários: (i) a limpeza química e corrosão de silício, (ii) a imersão de silício em 15% de ácido fluorídrico e (iii) iluminação durante 1 min. 

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fabricação e caracterização de guias de onda de luz de cristal fotônico lentas e cavidades

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Engenharia

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Seletiva Área Modificação de Superfície Wettability Silicon por Pulsed Laser irradiação UV em meio líquido

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications of semiconductor materials. However, it is still under debate how the defect structure determines the band structure, and therefore, the recombination behavior of electron-hole pairs responsible for the optical and electrical properties of the extended defects. The present paper is a survey of procedures for the spatially resolved investigation of structural and of physical properties of extended defects in semiconductor materials with a scanning electron microscope (SEM). Representative examples are given for crystalline silicon. The luminescence behavior of extended defects can be investigated by cathodoluminescence (CL) measurements. They are particularly valuable because spectrally and spatially resolved information can be obtained simultaneously. For silicon, with an indirect electronic band structure, CL measurements should be carried out at low temperatures down to 5 K due to the low fraction of radiative recombination processes in comparison to non-radiative transitions at room temperature. For the study of the electrical properties of extended defects, the electron beam induced current (EBIC) technique can be applied. The EBIC image reflects the local distribution of defects due to the increased charge-carrier recombination in their vicinity. The procedure for EBIC investigations is described for measurements at room temperature and at low temperatures. Internal strain fields arising from extended defects can be determined quantitatively by cross-correlation electron backscatter diffraction (ccEBSD). This method is challenging because of the necessary preparation of the sample surface and because of the quality of the diffraction patterns which are recorded during the mapping of the sample. The spatial resolution of the three experimental techniques is compared.

The optical, electrical, and structural properties of dislocations and of grain boundaries in semiconductor materials can be determined by experiments performed in a scanning electron microscope. Electron microscopy has been used to investigate cathodoluminescence, electron beam induced current, and diffraction of backscattered electrons.

Caracterização abrangente de Defeitos estendidos em Materiais Semicondutores por um Microscópio Eletrônico de Varredura

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Um novo método para<em&gt; In Situ</em&gt; Caracterização eletromecânica de amostras de nanoescala

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Fabricação de imagem flexível Sensor baseado no NIPIN Lateral Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Synthesis, Functionalization, and Characterization of Fusogenic Porous Silicon Nanoparticles for Oligonucleotide Delivery

With the advent of gene therapy, the development of an effective in vivo nucleotide-payload delivery system has become of parallel import. Fusogenic porous silicon nanoparticles (F-pSiNPs) have recently demonstrated high in vivo gene silencing efficacy due to its high oligonucleotide loading capacity and unique cellular uptake pathway that avoids endocytosis. The synthesis of F-pSiNPs is a multi-step process that includes: (1) loading and sealing of oligonucleotide payloads in the silicon pores; (2) simultaneous coating and sizing of fusogenic lipids around the porous silicon cores; and (3) conjugation of targeting peptides and washing to remove excess oligonucleotide, silicon debris, and peptide. The particle&#8217;s size uniformity is characterized by dynamic light scattering, and its core-shell structure may be verified by transmission electron microscopy. The fusogenic uptake is validated by loading a lipophilic dye, 1,1&#39;-dioctadecyl-3,3,3&#39;,3&#39;-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI), into the fusogenic lipid bilayer and treating it to cells in vitro to observe for plasma membrane staining versus endocytic localizations. The targeting and in vivo gene silencing efficacies were previously quantified in a mouse model of Staphylococcus aureus pneumonia, in which the targeting peptide is expected to help the F-pSiNPs to home to the site of infection. Beyond its application in S. aureus infection, the F-pSiNP system may be used to deliver any oligonucleotide for gene therapy of a wide range of diseases, including viral infections, cancer, and autoimmune diseases.

We demonstrate the synthesis of fusogenic porous silicon nanoparticles for effective in vitro and in vivo oligonucleotide delivery. Porous silicon nanoparticles are loaded with siRNA to form the core, which is coated by fusogenic lipids through extrusion to form the shell. Targeting moiety functionalization and particle characterization are included.

Síntese e caracterização de nanopartículas de silício poroso de Fusogenic para a entrega do Oligonucleotide Functionalization

With the advent of gene therapy, the development of an effective in vivo nucleotide-payload delivery system has become of parallel import. Fusogenic ...

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping microtextures (GEMs) on them comprising cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant features. Specifically, we use SiO2/Si as the model system and share protocols for two-dimensional (2D) designing, photolithography, isotropic/anisotropic etching techniques, thermal oxide growth, piranha cleaning, and storage towards achieving those microtextures. Even though the conventional wisdom indicates that roughening intrinsically wetting surfaces (&#952;o &#60; 90&#176;) renders them even more wetting (&#952;r &#60; &#952;o &#60; 90&#176;), GEMs demonstrate liquid repellence despite the intrinsic wettability of the substrate. For instance, despite the intrinsic wettability of silica &#952;o &#8776; 40&#176; for the water/air system, and &#952;o &#8776; 20&#176; for the hexadecane/air system, GEMs comprising cavities entrap air robustly on immersion in those liquids, and the apparent contact angles for the droplets are &#952;r &#62; 90&#176;. The reentrant and doubly reentrant features in the GEMs stabilize the intruding liquid meniscus thereby trapping the liquid-solid-vapor system in metastable air-filled states (Cassie states) and delaying wetting transitions to the thermodynamically-stable fully-filled state (Wenzel state) by, for instance, hours to months. Similarly, SiO2/Si surfaces with arrays of reentrant and doubly reentrant micropillars demonstrate extremely high contact angles (&#952;r &#8776; 150&#176;&#8211;160&#176;) and low contact angle hysteresis for the probe liquids, thus characterized as superomniphobic. However, on immersion in the same liquids, those surfaces dramatically lose their superomniphobicity and get fully-filled within &#60;1 s. To address this challenge, we present protocols for hybrid designs that comprise arrays of doubly reentrant pillars surrounded by walls with doubly reentrant profiles. Indeed, hybrid microtextures entrap air on immersion in the probe liquids. To summarize, the protocols described here should enable the investigation of GEMs in the context of achieving omniphobicity without chemical coatings, such as perfluorocarbons, which might unlock the scope of inexpensive common materials for applications as omniphobic materials. Silica microtextures could also serve as templates for soft materials.

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

This work presents microfabrication protocols for achieving cavities and pillars with reentrant and doubly reentrant profiles on SiO2/Si wafers using photolithography and dry etching. Resulting microtextured surfaces demonstrate remarkable liquid repellence, characterized by robust long-term entrapment of air under wetting liquids, despite the intrinsic wettability of silica.

Renderização SiO2/Si Surfaces Omniphobic esculpindo microtexturas de armadilha de gás compreendendo reentrant e duplamente reentrant cavidades ou pilares

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping ...

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is capable of direct patterning 3D micro- and nanoscale features in monocrystalline group IV (e.g., Si) and III-V (e.g., GaAs) semiconductors without the need of sacrificial templates and lithographical steps. During this process, a reusable stamp coated with a noble metal catalyst is brought in contact with a Si wafer in the presence of a hydrofluoric acid (HF) and hydrogen peroxide (H2O2) mixture, which leads to the selective etching of Si at the metal-semiconductor contact interface. In this protocol, we discuss the stamp and substrate preparation methods applied in two Mac-Imprint configurations: (1) Porous Si Mac-Imprint with a solid catalyst; and (2) Solid Si Mac-Imprint with a porous catalyst. This process is high throughput and is capable of centimeter-scale parallel patterning with sub-20 nm resolution. It also provides low defect density and large area patterning in a single operation and bypasses the need for dry etching such as deep reactive ion etching (DRIE).

A protocol for metal-assisted chemical imprinting of 3D microscale features with sub-20 nm shape accuracy into solid and porous silicon wafers is presented.

Nanoimimpressão eletroquímica assistida por metais de wafers de silício poroso e sólido

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of sophisticated microelectrodes with greater resolution and expanded capabilities. The progress in fabrication technology has supported the development of biomimetic electrodes, which aim to seamlessly integrate into the brain parenchyma, reduce the neuroinflammatory response observed after electrode insertion and improve the quality and longevity of electrophysiological recordings. Here we describe a protocol to employ a biomimetic approach recently classified as nano-architecture. The use of focused ion beam lithography (FIB) was utilized in this protocol to etch specific nano-architecture features into the surface of non-functional and functional single shank intracortical microelectrodes. Etching nano-architectures into the electrode surface indicated possible improvements of biocompatibility and functionality of the implanted device. One of the benefits of using FIB is the ability to etch on manufactured devices, as opposed to during the fabrication of the device, facilitating boundless possibilities to modify numerous medical devices post-manufacturing. The protocol presented herein can be optimized for various material types, nano-architecture features, and types of devices. Augmenting the surface of implanted medical devices can improve the device performance and integration into the tissue.

We have shown that the etching of nano-architecture into intracortical microelectrode devices may reduce the inflammatory response and has the potential to improve electrophysiological recordings. The methods described herein outline an approach to etch nano-architectures into the surface of non-functional and functional single shank silicon intracortical microelectrodes.

Litografia de feixe de íons focada para etch nano-arquiteturas em microeletrodos

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...

Luz reforçada Passivation ácido fluorídrico: uma técnica sensível para a detecção de defeitos de silício em massa

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