El grabado de óxido tamponado ( BOE ), también conocido como HF tamponado o BHF , es un agente de grabado húmedo utilizado en microfabricación . Es una mezcla de un agente tampón , como fluoruro de amonio NH4F , y ácido fluorhídrico ( HF ). Su uso principal es en el grabado de películas delgadas de nitruro de silicio (Si3N4 ) o dióxido de silicio (SiO2 ), mediante la reacción:
SiO 2 + 4HF + 2NH 4 F → (NH 4 ) 2 SiF 6 + 2H 2 O
El HF concentrado (normalmente 49 % de HF en agua) graba el dióxido de silicio demasiado rápido para un buen control del proceso y también desprende la fotorresistencia utilizada en el modelado fotolitográfico . El grabado con óxido tamponado se utiliza habitualmente para un grabado más controlable. [1] La amortiguación del HF con NH 4 F da como resultado una solución con un pH más estable; por lo tanto, concentraciones más estables de HF y HF−2, y una velocidad de grabado más estable. [2]
Algunos óxidos producen productos insolubles en soluciones de HF. Por lo tanto, se puede añadir HCl a las soluciones de BHF para disolver estos productos insolubles y producir un grabado de mayor calidad. [3]
El grabado de óxido tamponado se puede producir en cantidades de laboratorio disolviendo polvo de NH 4 F en agua y agregando una solución de HF. [4]
Una solución de grabado de óxido amortiguada con una proporción de volumen de 6:1 de 40 % de NH4F a 49 % de HF grabará el óxido generado térmicamente a aproximadamente 2 nanómetros por segundo a 25 grados Celsius. [1] La temperatura se puede aumentar para aumentar la velocidad de grabado. La agitación continua de la solución durante el proceso de grabado ayuda a tener una solución más homogénea, que puede grabar de manera más uniforme al eliminar el material grabado de la superficie.
El grabado con óxido tamponado se puede utilizar en el grabado metalográfico de aleaciones de titanio . Las aleaciones de titanio más nuevas (como Ti- Cu y Ti- Mo ) no se graban de manera tan confiable con los reactivos de grabado de titanio típicos, pero sí se pueden grabar con BOE y bifluoruro de amonio . [5]
La solución de HF tamponada con NH 4 F se puede utilizar para proporcionar un mejor grabado de la zeolita para la creación de poros más grandes, para mejorar la característicamente baja tasa de difusión en estas estructuras microporosas. Las soluciones de HF simples (y otros métodos ácidos de grabado) muestran una alta selectividad en la eliminación de aluminio de las zeolitas, lo que reduce la cantidad de sitios ácidos de Brønsted potenciales y, posteriormente, reduce cierto rendimiento catalítico . Sin embargo, la adición de un tampón de NH 4 F da como resultado una solución con más HF y HF−2presente, lo que elimina Al y Si en una proporción más igual. [6]