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Engineering

Fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie en niobato de litio

doi: 10.3791/61013 Published: June 18, 2020

Summary

Dos técnicas de fabricación, despegue y grabado húmedo, se describen en la producción de transductores de electrodos interdigitales sobre un sustrato piezoeléctrico, niobato de litio, ampliamente utilizado para generar ondas acústicas superficiales que ahora encuentran una amplia utilidad en fluidos micro a nanoescala. Los electrodos producidos se muestran para inducir eficientemente las ondas acústicas superficiales de Rayleigh de orden de megahercios.

Abstract

La manipulación de fluidos y partículas mediante accionamiento acústico a pequeña escala está ayudando al rápido crecimiento de las aplicaciones de laboratorio en un chip. Los dispositivos de onda acústica superficial (SAW) de orden Megahertz generan enormes aceleraciones en su superficie, hasta 108 m/s2,a su vez responsables de muchos de los efectos observados que han llegado a definir acquifluidos: transmisión acústica y fuerzas de radiación acústica. Estos efectos se han utilizado para el manejo de partículas, células y fluidos a microescala, e incluso a nanoescala. En este artículo demostramos explícitamente dos métodos principales de fabricación de dispositivos SAW en niobato de litio: los detalles de las técnicas de despegue y grabado húmedo se describen paso a paso. Los resultados representativos para el patrón de electrodos depositados en el sustrato, así como el rendimiento de SAW generado en la superficie se muestran en detalle. Los trucos de fabricación y la solución de problemas también están cubiertos. Este procedimiento ofrece un protocolo práctico para la fabricación e integración de dispositivos SAW de alta frecuencia para futuras aplicaciones de microfluidos.

Introduction

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Basándose en el conocido efecto piezoeléctrico inverso, donde los dipolos atómicos crean cepa correspondiente a la aplicación de un campo eléctrico, los cristales piezoeléctricos como el niobato de litio LiNbO3 (LN), la tantalita de litio LiTaO3 (LT), se pueden utilizar como transductores electromecánicos para generar SAW para aplicaciones de microescala1,,2,,3,,4,,5,,6. Al permitir la generación de desplazamientos de hasta 1 nm a 10-1000 MHz, la vibración impulsada por SAW supera los obstáculos típicos del ultrasonido tradicional: aceleración pequeña, grandes longitudes de onda y gran tamaño del dispositivo. La investigación para manipular fluidos y partículas suspendidas se ha acelerado recientemente, con un gran número de revisiones recientes y accesibles7,8,9,10.

La fabricación de dispositivos microfluídicos integrados en SAW requiere la fabricación de los electrodos (el transductor interdigital (IDT)11—en el sustrato piezoeléctrico para generar el SAW. Los dedos en forma de peine crean compresión y tensión en el sustrato cuando se conectan a una entrada eléctrica alterna. La fabricación de dispositivos SAW se ha presentado en muchas publicaciones, ya sea utilizando fotolitografía ultravioleta de despegue junto con sputter de metal o procesos de grabado húmedo10. Sin embargo, la falta de conocimientos y habilidades en la fabricación de estos dispositivos es una barrera clave para la entrada en los acoustofluídicos por muchos grupos de investigación, incluso hoy en día. Para la técnica de despegue12,13,14, se crea una capa de sacrificio (fotorresista) con un patrón inverso en una superficie, de modo que cuando el material de destino (metal) se deposita en toda la oblea, puede llegar al sustrato en las regiones deseadas, seguido de un paso de "despegue" para eliminar el fotorresista restante. Por el contrario, en el proceso de grabado húmedo15,16,17,18, el metal primero se deposita en la oblea y luego fotorresista se crea con un patrón directo en el metal, para proteger la región deseada de "etching" lejos por un grabado de metal.

En un diseño más utilizado, el IDT recto, la longitud de onda de la frecuencia resonante del dispositivo SAW se define por la periodicidad de los pares de dedos, donde el ancho del dedo y el espaciado entre los dedos son Equation /419. Con el fin de equilibrar la eficiencia de la transmisión de corriente eléctrica y el efecto de carga de masa en el sustrato, el espesor del metal depositado en el material piezoeléctrico está optimizado para ser aproximadamente el 1% de la longitud de onda SAW20. El calentamiento localizado a partir de pérdidas ohmicas21, potencialmente induciendo falla prematura de los dedos, puede ocurrir si se deposita metal insuficiente. Por otro lado, una película metálica excesivamente gruesa puede causar una reducción en la frecuencia resonante del IDT debido a un efecto de carga en masa y posiblemente puede crear cavidades acústicas no intencionales a partir de los DNT, aislando las ondas acústicas que generan a partir del sustrato circundante. Como resultado, los parámetros de exposición fotorresistencia y UV elegidos varían en la técnica de despegue, dependiendo de los diferentes diseños de dispositivos SAW, especialmente la frecuencia. Aquí, describimos en detalle el proceso de despegue para producir un dispositivo generador de SAW de 100 MHz en una oblea LN de corte pulido de doble cara de 0,5 mm de espesor y 128o de espesor, así como el proceso de grabado húmedo para fabricar el dispositivo de 100 MHz de diseño idéntico. Nuestro enfoque ofrece un sistema microfluídico que permite la investigación de una variedad de problemas físicos y aplicaciones biológicas.

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Protocol

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1. Fabricación del dispositivo SAW a través del método de despegue

  1. Realice la limpieza con disolventes de obleas en una sala limpia de clase 100 sumergiendo la oblea LN de 4" (101,6 mm) en acetona, seguida de alcohol isopropílico (IPA), luego agua desionizada (agua DI), cada una en un baño de sonicación durante 5 minutos. Recoja la oblea y sople la superficie seca con flujo de gas de nitrógeno (N2)para eliminar el agua DI restante de la oblea.
    ADVERTENCIA: Realice las inmersiones de acetona e IPA en una campana de humos. Evite la inhalación y el contacto con la piel con IPA. Evite el contacto de la piel y los ojos con la acetona. No tragar.
    NOTA: No permita que ningún fluido se evapore sobre la oblea; si hay polvo o escombros en la superficie, comience este paso.
  2. Colocar la oblea en una placa caliente a 100 oC para prebake durante 3 min.
    NOTA: Debido a la propiedad piroeléctrica de LN, generará cargas estáticas y tensión asociada dentro de la oblea durante el calentamiento y enfriamiento. Se recomienda colocar la oblea en una pieza de aluminio (Al) foil después de retirarla de la placa caliente para liberar las cargas estáticas y evitar romperla.
  3. Coloque la oblea en una recubridora. Usando un cuentagotas, cubra alrededor del 75% de la superficie de la oblea con fotorresistir negativo (NR9-1500PY). Programe una velocidad de 500 rpm con una aceleración de 3.000 rpm/s durante 5 s y luego una velocidad de 3.500 rpm con una aceleración de 3.000 rpm/s durante 40 s, para producir una capa de fotorresista alrededor de 1,3 m.
    ADVERTENCIA: Realice el recubrimiento de espín en una campana de humos. La inhalación de humos fotorresistentes puede causar dolores de cabeza.
    NOTA: El grosor puede variar dependiendo de la condición del fotorresistir y del spin coater utilizado, incluso con los mismos ajustes de giro. El fotorresistero puede girar más allá del borde y en el borde anverso de la oblea; esto debe eliminarse utilizando un hisopo con acetona. A la izquierda presente, el fotorresista pegará la oblea a la placa caliente durante el horneado suave.
  4. Para hornear suavemente, coloque la oblea en una placa caliente a 100 oC, a la altura de la temperatura hasta 150 oC, sostén esta sujeción a 150 oC durante 1 min. A continuación, mueva la oblea de la placa de cocción y deje que la oblea se enfríe en el aire a temperatura ambiente (RT).
    NOTA: Debido al efecto piroeléctrico, si la temperatura de la oblea LN cambia repentinamente, por ejemplo, transfiriendo directamente la oblea LN a la placa de cocción o al papel de aluminio a 150 oC, es probable que el choque térmico dentro de la oblea la rompa. La presencia de metal no uniforme en la superficie, como los electrodos, aumenta significativamente este riesgo. En aplicaciones en las que la transparencia del LN no es importante, considere el uso de la llamada LN "negro" o LN más precisamente reducido, que es de color marrón oscuro y translúcido, pero tiene una piroelectricidad insignificante.
  5. Transfiera la oblea al alineador de máscara (MLA150) para la exposición ultravioleta. Exponer el fotorresistencia con una dosis de energía de 400 mJ/cm2 a 375 nm. La dosis requerida puede variar dependiendo del diseño de la máscara y la edad y condición del fotorresistido.
    NOTA: La dirección de propagación de ondas inducida por los IDT debe estar a lo largo de la dirección de propagación X para generar efectivamente SAW. En otras palabras, esto implica que los "dedos" del IDT deben ser perpendiculares a la dirección del eje X. Los fabricantes típicos de obleas LN colocan la oblea primaria (más grande) plana (borde recto junto a la oblea) perpendicular al eje X, por lo que los dedos IDT deben ser paralelos a este plano. Algunos fabricantes introducen una segunda oblea plana (más pequeña) para ayudar a indicar las direcciones de los ejes Y y Z, pero este detalle no es importante para la generación SAW. Los fabricantes a menudo solicitan especificaciones para el acabado superficial de la oblea; si necesita una oblea transparente, solicite obleas pulidas ópticamente de doble cara. Sin embargo, tenga en cuenta que LN es birefringente, por lo que cualquier objeto iluminado con luz de laboratorio estándar y visto a través del material producirá no una sino dos imágenes. La superación de este problema se discute más adelante. LN pulido de un solo lado es una mejor opción para la generación SAW si no necesita ver a través de la oblea, porque las ondas acústicas espurias se difunden por la superficie posterior rugosa.
  6. Coloque la oblea en una placa caliente a 100 oC durante 3 minutos para un horneado post-exposición. A continuación, transferirlo a Al foil y dejar que se enfríe a RT.
    NOTA: Los patrones deben ser visibles después del horneado posterior a la exposición. Si no es así, considere la posibilidad de quitar el fotorresistero y reiniciar el proceso desde el paso 1.1 anterior.
  7. Desarrolle la oblea colocándola en un vaso lleno de desarrollador de RD6 puro durante 15 s. Agitar suavemente el vaso de precipitados durante el desarrollo. Sumerja la oblea en agua DI durante 1 min y luego enjuague la oblea bajo el flujo de agua DI. Por último, utilice el flujo seco N2 para eliminar el agua DI restante de la oblea. Nunca deje que ningún fluido se evapore en la superficie de la oblea.
    ADVERTENCIA: Desarrolle la oblea en una campana de humo. Evite inhalar vapores o ponerse en contacto con el desarrollador con los ojos y la piel.
    NOTA: La fotolitografía se completa después de este paso. El protocolo se puede pausar aquí.
  8. Hornee duro la oblea en una placa caliente a 100 oC durante 3 min. A continuación, transferirlo a Al foil y dejar que se enfríe a RT.
    NOTA: Este paso es eliminar cualquier humedad de la oblea y fotorresista para evitar que más tarde se gaste durante el sputtering.
  9. Para la deposición de pulverización de electrodos, coloque la oblea en un sistema de deposición de pulverización. Vacíe la cámara a 5 x 10-6 mTorr. Utilice un flujo de argón de 2,5 mTorr, cromo sputter (Cr) con una potencia de 200 W para 5 nm como capa de adhesión, seguido de pulverización de Al con una potencia de 300 W para 400 nm para formar los electrodos conductores.
    NOTA: El tiempo de deposición debe calcularse a partir del espesor esperado y la tasa de deposición. El titanio (Ti) se puede utilizar en lugar de cromo, aunque el proceso de eliminación es más difícil, porque Ti es más resistente. El oro (Au) también se deposita comúnmente como electrodos. Sin embargo, para dispositivos SAW de mayor frecuencia, Al debe reemplazar Au para evitar los efectos de carga masiva de los dedos Au IDT, que reducen la frecuencia resonante SAW local bajo el IDT, formando una cavidad acústica de la que el SAW sólo puede escapar con pérdidas significativas.
  10. Para el proceso de despegue, transfiera la oblea a un vaso de precipitados y sumerja en acetona. Sonicar a intensidad media durante 5 min. Enjuagar con agua DI y secar la oblea con N2 flow.
    ADVERTENCIA: Utilice acetona en una campana de humo. Evite la inhalación y el contacto de la piel o los ojos con la acetona. No tragar.
    NOTA: El protocolo se puede pausar aquí.
  11. Utilice una sierra de dicing para cortar toda la oblea en pequeños trozos de chips como dispositivos SAW para otras aplicaciones.
    NOTA: El proceso se ha completado. El protocolo se puede pausar aquí.
    NOTA: En lugar de una sierra, un escriba de oblea con punta de diamante (o incluso un cortador de vidrio) se puede utilizar para cortar la oblea LN con cierta práctica, aunque debido a la anisotropía de LN es importante escribir y romper la oblea primero a lo largo de las líneas de escriba perpendiculares al eje X,seguido de esas líneas a lo largo del eje X.

2. Fabricación del dispositivo SAW a través del método de grabado húmedo

  1. Limpieza con disolvente de oblea: En una sala limpia de clase 100 sumergiendo la oblea de 4" (101,6 mm) LN en acetona, seguida de IPA, luego agua DI, cada una en un baño de sonicación durante 5 minutos, Recoja la oblea y seque la superficie usando N2 para eliminar el agua DI restante de la oblea.
    ADVERTENCIA: Utilice acetona e IPA en una campana de humos. Evite la inhalación y el contacto con la piel con IPA. Evite el contacto con la acetona con la piel y los ojos. No tragar.
  2. Colocar la oblea en una placa caliente a 100 oC para el tratamiento térmico durante 3 min. A continuación, transferirlo a Al foil para enfriar a RT.
  3. Coloque la oblea en un sistema de deposición de sputter. Vacíe la cámara a 5 x 10-6 mTorr. Utilice flujo de argón a 2,5 mTorr, sputter Cr con una potencia de 200 W para 5 nm como capa de adhesión, seguido de pulverización de Au con una potencia de 300 W para 400 nm para formar los electrodos conductores.
    NOTA: El protocolo se puede pausar aquí.
  4. Coloque la oblea en una recubridora. Usando un cuentagotas, cubra alrededor del 75% de la superficie de la oblea con fotorresistir positivo (AZ1512). Programe una velocidad de 500 rpm con una aceleración de 3.000 rpm/s durante 10 s y luego una velocidad de 4.000 rpm con una aceleración de 3.000 rpm/s durante 30 s, produciendo en última instancia una capa de fotorresista alrededor de 1,2 m.
    ADVERTENCIA: Realice el recubrimiento de espín en una campana de humos. La inhalación de humos fotorresistentes puede causar dolores de cabeza.
  5. Para hornear suavemente, coloque la oblea en una placa caliente a 100 oC durante 1 min. A continuación, transferirlo a Al foil y dejar que se enfríe a RT.
  6. Transfiera la oblea al alineador de máscara (MLA150) para la exposición ultravioleta. Exponer el fotorresistencia con una dosis de energía de 150 mJ/cm2 a 375 nm. La dosis requerida puede variar dependiendo del diseño de la máscara y la edad y condición del fotorresistido.
  7. Coloque la oblea en un vaso lleno de desarrollador AZ300MIF puro durante 30 s. Agitar suavemente el vaso de precipitados durante el desarrollo. Sumerja la oblea en agua DI durante 1 min y luego enjuague la oblea bajo el flujo de agua DI. Por último, utilice el flujo seco N2 para eliminar el agua DI restante de la oblea. Nunca deje que ningún fluido se evapore en la superficie de la oblea.
    ADVERTENCIA: Evite ponerse en contacto con AZ300MIF con la piel o los ojos. No tragar.
  8. Sumerja la oblea en un vaso lleno de Au etchant durante 90 s, agitando suavemente el vaso de precipitados. Después de enjuagar la oblea bajo flujo de agua DI, seque con el flujo N2 para eliminar el agua DI restante de la oblea. Nunca deje que ningún fluido se evapore en la superficie de la oblea.
    ADVERTENCIA: El grabado de oro puede ser peligroso para los ojos y la piel, y causará irritación respiratoria. Este paso requiere más equipo de protección personal (PPE), como vidrio de seguridad, guantes de neopreno negro, delantal, etc.
  9. Sumerja la oblea en un vaso lleno de Cr etchant durante 20 s, agitando suavemente el vaso de precipitados. Después de enjuagar la oblea bajo flujo de agua DI, seque con el flujo N2 para eliminar el agua DI restante de la oblea. Nunca deje que ningún fluido se evapore en la superficie de la oblea.
    ADVERTENCIA: El grabado de cromo puede causar irritación ocular, cutánea y respiratoria. Este paso también requiere más EPP.
  10. Limpie la oblea (muestra), poniéndola en acetona, seguida de IPA, y agua DI en un baño de sonicación durante 5 minutos cada una. Recoja la oblea y seque con el flujo de gas N2 sobre la superficie de la oblea para eliminar el agua DI restante de la oblea.
    ADVERTENCIA: Utilice acetona en una campana de humo. Evite la inhalación y la acetona de contacto con la piel con la piel y los ojos. No tragar.
    NOTA: Este paso es eliminar el fotorresista no deseado en la oblea. El protocolo se puede pausar aquí.
  11. Utilice una sierra de dicing para cortar toda la oblea en dispositivos SAW discretos para su uso posterior.
    NOTA: El proceso se ha completado. El protocolo se puede pausar aquí.

3. Configuración y pruebas experimentales

  1. Observe el dispositivo SAW bajo microscopía óptica de campo brillante.
    NOTA: Posiblemente haya arañazos a través de las capas metálicas en el LN. Generalmente no causarán una influencia notable del rendimiento del dispositivo, siempre y cuando los arañazos no sean lo suficientemente profundos como para dar lugar a un circuito abierto.
  2. Para el accionamiento SAW, conecte absorbedores en ambos extremos a lo largo de la dirección de propagación del dispositivo SAW para evitar ondas acústicas reflejadas desde los bordes.
  3. Utilice un generador de señal para aplicar un campo eléctrico sinusoidal al IDT a su frecuencia resonante de alrededor de 100 MHz. Se debe conectar un amplificador para amplificar la señal.
  4. Utilice un osciloscopio para medir el voltaje real, la corriente y la potencia aplicadas al dispositivo. La amplitud y la respuesta de frecuencia del SAW se miden mediante un vibrómetro Doppler láser (LDV); el movimiento de la gota accionada por SAW se graba con una cámara de alta velocidad conectada al microscopio.

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Representative Results

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El IDT a medir está diseñado para tener una frecuencia resonante a 100 MHz, ya que el ancho del dedo y el espaciado entre ellos son de 10 m, produciendo una longitud de onda de 40 m. La Figura 1 muestra el dispositivo SAW y el IDT fabricados con este método.

Utilizando una señal eléctrica oscilante que coincide con la frecuencia resonante del IDT, SAW se puede generar a través de la superficie del material piezoeléctrico. El LDV mide la vibración a través del efecto Doppler en la superficie, y a través del procesamiento de la señal, la información como la amplitud, la velocidad, la aceleración y la fase podrían adquirirse y mostrarse utilizando el software. Ilustramos la respuesta de frecuencia bajo un barrido de frecuencia de 90 a 105 MHz, con una potencia de entrada de 140 mW, una tensión pico a pico de 70 V y una corriente de pico a pico de 720 mA. Como indica la Figura 2B, la amplitud del SAW es de 19.444 pm a una frecuencia resonante de 96.5844 MHz. La ligera reducción de la frecuencia del diseño de 100 MHz se atribuye a la carga masiva de los electrodos IDT metálicos. La Figura 2A ilustra la vibración medida por LDV de la SAW en la superficie, que se muestra que se propaga desde los IDT. La relación de onda estacionarda (SWR) se calcula como 2,06, determinada mediante el uso de la relación de amplitud máxima a amplitud mínima (SWR - 1 para una onda de desplazamiento pura, mientras que SWR para una onda de pie pura), lo que sugiere que aquí se ha obtenido una buena onda de desplazamiento.

También demostramos el movimiento de una gota sésil accionada por el dispositivo SAW, bajo una sola entrada de señal de frecuencia (80,6 mW) a su resonancia (96,5844 MHz). Una gota de 0.2 l se canaliza en LN a aproximadamente 1 mm de distancia del IDT (véase el cuadro 3A). Cuando el SAW se propaga y encuentra la gota de agua sobre la superficie, "se filtra" en el líquido en el ángulo de Rayleigh,debido a la diferencia de impedancia de LN al agua, y se calcula como la relación de velocidad de sonido en estos dos medios,

Equation 1

El ángulo de chorro mostrado en la Figura 3B confirmó la presencia de SAW.

Figure 1
Figura 1: Imágenes de dispositivos fabricados. (A) Un IDT de electrodo de oro con apertura de 7 mm sobre un sustrato LN para la generación y propagación SAW de 100 MHz. (B) Los dedos del IDT. Barra de escala: 200 m. (Las rejillas de la izquierda son reflectores para evitar la pérdida de energía.) El recuadro ilustra los dedos con un aumento mayor. Barra de escala: 50 m. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Medición LDV del dispositivo SAW. (A) Una instantánea de la onda de viaje generada por el IDT. El SAW presente sobre el sustrato LN a medida que se propaga desde el IDT. La fase se ha determinado escaneando el cabezal LDV para medir en múltiples ubicaciones, con la fase referenciada contra la señal eléctrica de entrada. (B) Una respuesta de frecuencia (amplitud frente a frecuencia) del dispositivo SAW de 90 MHz a 105 MHz incluye su resonancia a 96.5844 MHz con amplitud de 19.444 pm a nivel de entrada de 140 mW del LDV. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Chorro de gota inducido por SAW. (A) La configuración experimental para el accionamiento de caída sesil inducida por SAW en LN. Barra de escala: 5 mm. (B) SAW se propaga de izquierda a derecha en las imágenes. El chorro de gota, aproximadamente en el ángulo de Rayleigh (22o) se produce a una entrada de alimentación de 80,6 mW. Barra de escala: 1 mm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Esquema para fotorresistir dejado en el sustrato. (A) Cuando se utiliza fotorresistente positivo, tiene una forma trapezoidal indeseable después del desarrollo. Depositar metal en una superficie de este tipo hace que el proceso de despegue posterior sea difícil y propenso a fallas. (B) Sin embargo, el uso de un fotorresista negativo produce una forma trapezoidal invertida con voladizo,lo que facilita mucho disolver el fotorresistente subyacente y retirar el metal durante el despegue. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

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Los dispositivos SAW fabricados a partir de cualquiera de los dos métodos son capaces de generar ondas de desplazamiento útiles en la superficie, y estos métodos sustentan procesos más complejos para producir otros diseños. La frecuencia resonante suele ser un poco inferior al valor diseñado, debido al efecto de carga en masa del metal depositado en la parte superior. Sin embargo, todavía hay algunos puntos que vale la pena discutir para evitar problemas.

Método de despegue
La elección del fotorresista es importante. Es posible utilizar un fotorresistir positivo para la fabricación, que, sin embargo, será más difícil. Debido a que el fotorresista no explosivo se disuelve, la parte que queda en el sustrato formará una forma trapezoidal, especialmente con la subexposición, como se exagera en la Figura 4A. El metal pulverizado en la parte superior de un fotorresista evitará que el disolvente penetre y dará lugar a dificultades para extraerlo durante el paso de despegue. Por otro lado, se eliminan las regiones expuestas por UV de un fotorresista negativo y, como se muestra en la Figura 4B,un trapezoidal invertido se forma típicamente con voladizo que hace que el paso de despegue sea mucho más fácil.

Aparte del problema de despegue del fotorresistente positivo, los dedos eventualmente serán ligeramente más estrechos de lo diseñado, es decir, el espaciado entre ellos será ligeramente más grande, debido a la forma trapezoidal. Con fotorresistir negativo, el espaciado es menor. Estos efectos cambian ligeramente la frecuencia resonante de la intención de diseño.

Cuando se utiliza fotorresistir negativo, la dosis de exposición a los rayos UV es crucial. Debido a la variedad de equipos, fotorresistentes y reactivos disponibles hoy en día, el tiempo de exposición requerido en su proceso de fabricación muy probablemente variará. La observación del resultado del dispositivo fabricado puede guiarlo en el intento de determinar qué salió mal. La sobre-exposición hará que los dedos sean más estrechos y el espaciado más ancho de lo diseñado. La subapeso puede dejar parte del fotorresistir después del desarrollo, en cuyo caso el metal en el área deseada se despegará junto con la fina capa del fotorresista restante después del despegue. A veces las personas tienden a utilizar una sola oblea LN pulido, como se mencionó anteriormente, que es opalescente. El tiempo y la dosis requeridos para la exposición a los rayos UV con una oblea de este tipo se incrementarán, ya que la luz se difunde en la parte posterior.

Método de grabado húmedo
El paso clave para este método es asegurar que el fotorresistente se disuelva completamente de la zona donde el metal necesita ser grabado, de lo contrario el grabado será bloqueado y la litografía fallará.

Como el grabado de metal es isotrópico, se produce tanto a través como a través de la capa de metal, haciendo que los dedos sean más estrechos de lo diseñado. Por lo tanto, el fotorresistero negativo es una mejor opción en esta técnica para reducir la pérdida de entidades no deseadas.

Limitaciones
Ambos métodos se limitan a la fabricación de tamaños de entidad a más de unos pocos micrómetros. De acuerdo con nuestra experiencia en nuestras instalaciones, el límite se puede empujar a tan pequeño como 2-3 m. Si se requieren características de submicrión, se pueden recurrir a otras técnicas de fabricación.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Los autores están agradecidos a la Universidad de California y a las instalaciones de NANO3 en UC San Diego por la provisión de fondos e instalaciones en apoyo de este trabajo. Este trabajo se realizó en parte en la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego (SDNI) de la UCSD, miembro de la Infraestructura Coordinada Nacional de Nanotecnología, que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (Grant ECCS-1542148). El trabajo presentado aquí fue generosamente apoyado por una beca de investigación de la Fundación W.M. Keck. Los autores también agradecen el apoyo de este trabajo por parte de la Oficina de Investigación Naval (a través de Grant 12368098).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Absorber Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA Dragon Skin 10 MEDIUM
Amplifier Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA ZHL–1–2W–S+
Camera Nikon, Minato, Tokyo, Japan D5300
Chromium etchant Transene Company, INC, Danvers, MA, USA 1020
Developer Futurrex, NJ, USA RD6
Developer EMD Performance Materials Corp., Philidaphia, PA, USA AZ300MIF
Dicing saw Disco, Tokyo, Japan Disco Automatic Dicing Saw 3220
Gold etchant Transene Company, INC, Danvers, MA, USA Type TFA
Hole driller Dremel, Mount Prospect, Illinois Model #4000 4000 High Performance Variable Speed Rotary
Inverted microscope Amscope, Irvine, CA, USA IN480TC-FL-MF603
Laser Doppler vibrometer (LDV) Polytec, Waldbronn, Germany UHF-120 4” double-side polished 0.5 mm thick 128°Y-rotated cut lithium niobate
Lithium niobate substrate PMOptics, Burlington, MA, USA PWLN-431232
Mask aligner Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germany MLA150 Fabrication process is performed in it.
Nano3 cleanroom facility UCSD, La Jolla, CA, USA
Negative photoresist Futurrex, NJ, USA NR9-1500PY
Oscilloscope Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA InfiniiVision 2000 X-Series
Positive photoresist AZ1512 Denton Discovery 18 Sputter System
Signal generator NF Corporation, Yokohama, Japan WF1967 multifunction generator Wafer Dipper 4"
Sputter deposition Denton Vacuum, NJ, USA Denton 18
Teflon wafer dipper ShapeMaster, Ogden, IL, USA SM4WD1

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Fabricación de dispositivos de ondas acústicas de superficie en niobato de litio
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Mei, J., Zhang, N., Friend, J. Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate. J. Vis. Exp. (160), e61013, doi:10.3791/61013 (2020).More

Mei, J., Zhang, N., Friend, J. Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate. J. Vis. Exp. (160), e61013, doi:10.3791/61013 (2020).

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