Microcavidades fabricadas por RIE para aplicações biomédicas
| Autor: | Rodrigues, Vitor Hugo Barbosa |
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| Přispěvatelé: | Silva, Manuel Fernando Ribeiro, Universidade do Minho |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: | |
| Popis: | Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (especialização em Eletrónica Médica) A técnica de corrosão iónica reativa (RIE) permite a fabricação de microcavidades para produção de dispositivos microelectrónicos. Esta técnica utiliza descargas de plasma para gerar iões e radicais livres que reagem e removem material em zonas demarcadas no substrato. Este trabalho consistiu na aprendizagem, instalação e calibração de um equipamento de RIE, modelo RIE-1C da marca SAMCO Inc e no desenvolvimento de um manual de instruções. Além disso, é descrita a sua utilização para o desenvolvimento de dispositivos biomédicos. São enunciados os processos necessários para a obtenção de microcavidades, incluindo o desenho e as técnicas de fotolitografia para produção das máscaras, procurando a sua otimização. Através deste trabalho foi possível corroer silício, óxido de silício e nitreto de silício (SiN), com taxas de corrosão de aproximadamente 2500, 400 e 250 nm/min, respetivamente. Prova-se a capacidade de utilizar o RIE para produzir microcavidades profundas verticais (900 ) até 60 µm. Obtiveram se ainda paredes relativamente verticais (600 ) até 300 µm. Validou-se a influência da potência de radiofrequência utilizada na corrosão, sendo que um aumento de 50 para 200 W permite taxas de corrosão cerca de 10 vezes superiores. Os resultados otimizados demonstram que para fluxos de gás de 20 mL/min de CF4 e 10 mL/min de O2, a câmara de reação mantém-se a cerca de 35 Pa. Para além disso, é descrito um método de produção de micro waveguides utilizando técnicas de microfabricação como deposição de filmes finos, fotolitografia e corrosão. Estudou-se o core das waveguides através da deposição de SiN usando RF reactive sputtering para variação das propriedades óticas. Paralelamente, foi realizado um estudo intensivo do cladding, camada que melhora o confinamento ótico na waveguide, através da deposição de Al2O3 por Atomic Layer Deposition (ALD) com resultados semelhantes à literatura. Por fim, estes estudos foram apresentados numa conferência internacional. O trabalho desenvolvido em RIE permite o desenvolvimento de microdispositivos em diversas áreas como: Sistemas Microeletromecânicos (MEMS), biossensores, probes neuronais, entre outros. The Reactive Ion Etching (RIE) technique enables the fabrication of microcavities to produce microelectronic devices. This technique uses plasma discharges to generate ions and free radicals that react and remove material in demarcated areas on the substrate. This work involved learning, installing, and calibrating RIE equipment, model RIE-1C by SAMCO Inc., and developing an instruction manual. In addition, the use of this technique for biomedical device development is described. The processes required to obtain microcavities are stated, including the design and photolithography techniques for mask production, seeking their optimization. It was possible to etch silicon, silicon oxide, and silicon nitride (SiN), with etch rates of approximately 2500, 400, and 250 nm/min, respectively. The ability to use RIE to produce deep vertical microcavities (900 ) up to 60 µm has been proven. Relatively vertical walls (600 ) up to 300 µm were also obtained. The influence of the RF power on etching was validated, with an increase from 50 to 200 W allowing about ten times higher etch rates. The optimized results show that for gas flows of 20 mL/min CF4 and 10 mL/min O2 the reaction chamber remains at about 35 Pa. In addition, this work describes a method of producing micro waveguides using microfabrication techniques such as thin film deposition, photolithography, and etching. The core of the waveguides was investigated through deposition of SiN using RF reactive sputtering for optical properties variation. In parallel, an intensive study of cladding, a layer that improves the optical confinement in the waveguide, was performed by deposition of Al2O3 by Atomic Layer Deposition (ALD) with similar results to the literature. Finally, these studies were presented at an international conference. The work developed in RIE allows the development of microdevices in several areas such as MEMS, biosensors, and neural probes |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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