Questões de Engenharia Química da FUNRIO Fundação de Apoio a Pesquisa, Ensino e Assistência (FUNRIO)

Os processos de produção desenvolvidos pela área de Microeletrônica têm colaborado com o desenvolvimento de tecnologias limpas em outras áreas do conhecimento. Das técnicas advindas da Microeletrônica, destaca-se a deposição química a vapor enriquecida por plasma. As principais vantagens do uso de plasmas no tratamento de superfícies são:

• A. exclusivamente, os efeitos do tratamento que não penetram mais do que 100Å.
• B. exclusivamente, a rapidez da modificação.
• C. os efeitos do tratamento que penetram mais do que 100Å e a rapidez da modificação.
• D. exclusivamente, a minimização dos problemas associados ao descarte de produtos químicos gerados pela utilização de soluções aquosas em microeletrônica.
• E. os efeitos do tratamento que não penetram mais do que 100Å, a rapidez da modificação e a minimização dos problemas associados ao descarte de produtos químicos.

A limpeza das lâminas de silício é fundamental num processo de microfabricação. Para garantir uma limpeza eficaz, com a menor quantidade possível de impurezas, segue-se um processo padrão de uma sequência de etapas. No caso da eliminação, principalmente, de gordura, utiliza-se uma solução denominada piranha, a qual pode ser representada como:

• A. NH₄OH/H₂O₂/H₂O.
• B. HF/H₂O.
• C. H₂SO₄/H₂O₂.
• D. HCl/H₂O₂/H₂O.
• E. Água deionizada.

O tratamento químico prévio de substratos de Si tem sido alvo de inúmeras pesquisas, objetivando reduzir as temperaturas utilizadas no posterior tratamento térmico dos substratos. Isso tem grande importância tecnológica, eliminando os efeitos indesejáveis de deformação das lâminas e difusão de dopantes, dentre outros. Sabe-se que lâminas de silício comerciais apresentam uma camada de óxido nativo e uma camada de contaminação por hidrocarbonetos. Essas camadas devem ser removidas do substrato para que se possa obter um filme de boa qualidade. Dentre as soluções com HF utilizadas, a menos agressiva ao substrato é comumente conhecida como

• A. Solução piranha.
• B. BOE (Buffered Oxide Etchant).
• C. DHF (HF/H₂O).
• D. Sulfo-crômica
• E. Água régia.

A busca constante pelo aumento na integração de dispositivos em sistemas integrados é caracterizada por uma acentuada redução nas dimensões verticais e horizontais. Essa redução das dimensões dos dispositivos faz melhorar seu desempenho. Dentre as reduções dimensionais, está a da espessura do óxido de porta do capacitor. Porém, essa redução gradual na espessura do óxido de porta não pode ser acompanhada de perdas de qualidade e/ou confiabilidade, de robustez dielétrica, e introdução de mecanismos parasitários. Assim, para manter ou mesmo aumentar a qualidade dos óxidos, apesar da redução na espessura, faz-se necessário um maior cuidado e um maior controle de contaminação metálica nas lâminas ou nas soluções, pois podem causar diretamente nas lâminas de SiO₂:

• A. elevação da aderência.
• B. oxidação.
• C. degradação.
• D. elevação da rugosidade.
• E. aumento da uniformidade.

Durante a fabricação dos Circuitos Integrados, após o processamento das lâminas, elas seguem para uma etapa em que cada circuito é testado. Os circuitos que não passarem no teste são marcados na lâmina com uma gota de tinta para serem descartados em uma etapa posterior. O rendimento de um processo de fabricação de circuitos é dado pela relação entre a quantidade de circuitos bons pela quantidade de circuitos total na lâmina. O rendimento de uma lâmina depende fortemente da área do circuito e da densidade de defeitos na lâmina. Esses defeitos podem ser atribuídos a algumas partículas de poeira no substrato ou que caem no substrato durante o processamento e que podem causar defeitos como

• A. elevada aderência.
• B. diminuição da rugosidade.
• C. espalhamento do resiste.
• D. aumento da uniformidade.
• E. dopagem seletiva.

A limpeza das lâminas é fundamental num processo de microfabricação. Para garantir uma limpeza eficaz, com a menor quantidade possível de impurezas, em geral, segue-se um processo padrão RCA (Radio Corporation of America). Esse processo consiste de uma sequência de etapas. A etapa SC1 tem como objetivo, principalmente, a eliminação de contaminantes

• A. orgânicos.
• B. atômicos.
• C. inorgânicos.
• D. iônicos.
• E. poliméricos.

Controlar os defeitos gerados na lâmina é mais crítico para dispositivos/circuitos com menores características de tamanho, alta densidade e em lâminas maiores. Dessa forma, a indústria eletrônica tem investido cada vez mais em minimizar os defeitos na máscara. Isso porque os defeitos em uma máscara/retículo acabam causando defeitos na lâmina (substrato) ou desvio de padrão. Um dos defeitos comuns que ocorrem na máscara/retículo é a contaminação com sujeira ou manchas na parte clara da máscara/retículo. Em óptica litográfica, esses defeitos podem ter a seguinte consequência:

• A. bloquear a luz e imprimir, na lâmina, uma região transparente onde deveria ser opaca.
• B. bloquear a luz e imprimir, na lâmina, uma região opaca onde deveria ser transparente.
• C. permitir que toda a luz chegue à lâmina, tornando-a opaca.
• D. bloquear a luz e imprimir, na lâmina, uma região transparente onde deveria ser translúcida.
• E. permitir que toda a luz chegue à lâmina, tornando-a translúcida.

Antes do uso, as lâminas de Silício são limpas quimicamente para remover partículas e contaminações da superfície. Além disso, também devem ser eliminados os vestígios de impurezas orgânicas, inorgânicas e metálicas. Um procedimento bastante conhecido e usado nos laboratórios e nas indústrias de fabricação de Circuito Integrado para a limpeza destas partículas é denominado RCA (Radio Corporation of America). Em uma das etapas do processo RCA, as lâminas de Silício são imersas em uma solução SC2, para a eliminação de

• A. gorduras e resíduos inorgânicos.
• B. resíduos inorgânicos e microorganismos.
• C. resíduos inorgânicos e resíduos orgânicos.
• D. gorduras e alguns metais pesados.
• E. resíduos orgânicos e gordura.

A falta da adesão do fotorresiste em muitas películas da superfície do filme é um problema geralmente encontrado no processamento do silício. A fim de promover a adesão, a superfície da lâmina é tratada com um promotor de adesão como o hexametildisilazano (HMDS, (H3C)3-Si-NH-Si-(CH3)3) antes da aplicação do fotorresiste. Esse tratamento fornece uma boa adesão do fotorresiste para uma variedade de filmes, incluindo o dióxido de silício contendo o fósforo, silício policristalino, nitreto de silício (Si3N4) e o alumínio. O HMDS pode ser aplicado diretamente sobre o substrato ou aplicado em pressão reduzida, em um forno a vácuo, com o objetivo principal de

• A. formar uma camada bimolecular na superfície da lâmina, tornando-a hidrofóbica, o que permite a condensação de umidade.
• B. formar uma camada bimolecular na superfície da lâmina, tornando-a hidrofóbica, o que impede a condensação de umidade.
• C. formar uma camada monomolecular na superfície da lâmina, tornando-a hidrofílica, o que permite a condensação de umidade.
• D. formar uma camada monomolecular na superfície da lâmina, tornando-a hidrofóbica, o que impede a condensação de umidade.
• E. funcionar como equalizador para lâminas com mesmos tempos de estocagem.

No processamento de um fotorresiste, as distintas viscosidades decorrentes determinam a sua espessura em função da velocidade de rotação do substrato durante seu espalhamento. Depois de espalhado sobre o substrato, o fotorresiste deve passar por um cozimento pré-exposição, a temperaturas superiores à de sua transição vítrea (55°C), para que evapore o solvente do resiste. Em seguida, deve ser exposto à radiação ultravioleta. Um enxágue final é utilizado para a remoção final de resíduos que permanecem sobre o substrato, a fim de se evitar a contaminação. Esse enxágue final, em geral, é realizado com

• A. Acetona.
• B. Água boricada.
• C. Amônia.
• D. Água oxigenada.
• E. Álcool iso-propílico.