Fabrication of Sio2-based microcantilevers by anisotropic chemical etching of (100) single crystal Si

Abstract

The undercutting process of thermal SiO2 microcantilevers with different orientations on (100) Si wafer was studied. The silicon substrate was removed by anisotropic chemical etching with a 25 wt. % aqueous solution of TMAH or a 30 wt. % aqueous KOH solution at 80 °C. It was found that [110] oriented cantilevers were undercutting frontally along the length and [100] oriented cantilevers experience undercutting along the width of the cantilever, which is a less time consuming process. The studies showed that the [100] orientation of SiO2 microbridges enables theirs fabrication on a (100) oriented Si substrate.

Izučavana je realizacija mikrogredica od termički deponovanog SiO2 na monokristalnim podlogama Si (100) orijentacije. Gredice su realizovane anizotropnim hemijskim nagrizanjem u sledećim vodenim rastvorima: 25 tež. % TMAH (tetrametilamonijum hidroksid) i 30 tež. % KOH. Temperatura nagrizanja je bila 80 °C. SiO2 mikrogredice orijentisane u [110] pravcu na Si (100) podlozi se oslobađaju čeonim podgrizanjem Si podloge i brzina realizacije gredice zavisi i od njene širine i od njene dužine. Utvrđene su i brzine nagrizanja SiO2 u ovim rastvorima i pokazalo se da promena debljine gredice, koja za ovako orijentisane gredice postoji po dužini, biva izraženija u rastvorima KOH. Na SiO2 mikrogredicama ove orijentacije je opažena pojava mikroprskotina koje su objašnjene samim mehanizmom podgrizanja Si u cilju "oslobađanja" mikrogredica ove orijentacije. SiO2 mikrogredice orijentisane u [110] pravcu na (100) Si podlozi se "oslobađaju" bočnim podgrizanjem Si podloge i brzina njihove realizacije ne zavisi od dužine mikrogredice već samo od njene širine. Mikromostiće od termički deponovanog SiO2 je moguće realizovati anizotropnim hemijskim nagrizanjem u razmatranim rastvorima samo kada su orijentisani u [100] pravcu na (100) Si podlozi. .