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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/701| Desarrollo de dispositivos MEMS de silicio utilizando micromaquinado de volumen | |
| CESAR AUGUSTO MATA JIMNEZ | |
| WILFRIDO CALLEJA ARRIAGA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Microelectrodes Microcavities Micromechanical devices | |
| The present work is related with the fabrication of MEMS (MicroElectroMechanical Systems)
devices using the bulk micromachining technique. This is one of the most attractive
techniques for the development of 3-D structures: in this case an aqueous alkaline solution
is utilized for a precise control of different etch-rate for the main crystallographic planes in
(001) silicon. Aspherical cavities and planar microelectrodes were developed using a new bulk
micromachining approach. A 45% wt KOH-water solution was utilized in a combination of
oxidation and micromachining steps, for the development of these 3D devices.
The aspheric cavities were developed as follows: i) A thick SiO2 thermal oxide film is grown.
ii) A lithography step based on positive photoresist is realized, then squared-patterns are
printed parallel to main (110) flat. iii) The squared windows are opened on the oxide film
using an aqueous hydrofluoric acid (HF) solution. iv) Using the aqueous KOH solution, full
pyramidal-like cavities are etched. v) The oxide film is completely removed. vi) Using the
same KOH solution, a maskless micromachining step is performed until symmetric cavities are
developed. This is a basic procedure for obtaining aspherical cavities with a varied morphology
depending on the initial geometry window and the final etching time.
In the second part, planar microelectrodes were fabricated based on the next main steps.
A) A two-concentric squared cavities are etched on the (001) substrates, using the KOH
solution. B) A 200 nm oxide film is thermally grown. C) A 100 nm silicon nitride (Si3N4) film
is deposited. D) A 300 nm titanium (Ti) film is deposited and then patterned and etched
to define the planar metallic electrodes. F) An insulating 20 nm nitride film is deposited.
G) A lithography step is performed to develop squared-openings contacts across the nitride
film, to define the electric and biological contacts. This planar microelectrode array could be
utilized in several techniques for culture cell purposes.
Both fabrication routines were analyzed and characterized during intermediate steps, and
finally the 3-D microcomponents were (on wafer) characterized considering morphology and
electrical parameters. El desarrollo continuo de nuevas tecnologías con la finalidad de facilitar las tareas diarias del ser humano es uno de los aspectos y esencias más importantes de nuestra evolución. En la actualidad, uno de los factores de mayor impacto en la sociedad es la tecnología en el sector salud, por lo que cualquier avance en esta área tiene influencia directa sobre la calidad de vida del ser humano. El trabajo que se presenta trata de la fabricación de dispositivos para MEMS (micro-electro-mechanical systems, en inglés) usando la técnica de micro maquinado de volumen; como uno de los aspectos más importantes para esta aplicación. El micro maquinado de volumen es una de las técnicas más usadas en la fabricación de microsistemas, y consiste en el grabado de silicio por proceso químico mediante un gravante que oxida-reduce el material del substrato, de esta forma se pueden crear diversas estructuras en 3D. Los dispositivos fabricados son micro cavidades asféricas y micro electrodos planares. Para la fabricación de estos dispositivos se usa esta técnica y como gravante la solución química hidróxido de potasio (KOH)-agua (H2O) , la cual graba de forma anisotrópica; es decir, que la razón de grabado depende de la dirección de los planos, difiriendo la de la dirección vertical a la de la dirección lateral. Las micro depresiones asféricas se fabrican a partir de ventanas de forma cuadrada micro maquinadas por varias horas hasta que se transforman en depresiones con simetría circular, que tienen aplicaciones como micro lentes o como micro espejos dependiendo de la longitud de onda en que se usen. Para los micro electrodos planares el proceso de fabricación comienza con el micro maquinado de dos cavidades concéntricas las cuales son el cuerpo de soporte mecánico-volumétrico del dispositivo, y sobre las cuales se tendrán los micro electrodos (sitios de estimulación), las pistas de interconexión, los pad’s (contacto eléctrico) de titanio; siendo este material seleccionado por criterios como inerte en ambiente biológico, buen conductor eléctrico, de bajo costo, y se cuenta con la tecnología para su depósito y grabado. La aplicación inicial que se plantea es para el cultivo de tejido de algunas partes del sistema reproductor femenino obtenida por biopsia, a petición de un grupo de médicos del Hospital Luis Sánchez Bulnes del Distrito Federal. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2011-11 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Mata-Jimenez C.A. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Maestría en Electrónica |
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