Nanovoladizos para sensores de masa en un chip
La detección de masa se basa en el control del cambio de frecuencia resonante, cuando las nanopartículas se depositan en los voladizos, excitados electrónicamente mediante un electrodo situado a una distancia submilimétrica. Sin embargo, la magnitud de la corriente que hay que detectar es proporcional a la capacitancia de acoplamiento entre el voladizo y el impulsor. A fin de eliminar la capacitancia parasitaria introducida por cables y piezas de unión externos, se integraron de manera monolítica voladizos resonadores de silicio con circuitos condicionantes de señales CMOS (semiconductor complementario de metal-óxido). En particular, el proyecto NANOMASS II ha desarrollado la metodología para combinar tecnología CMOS estándar con técnicas de nanofabricación de voladizos resonantes. Más en concreto, en los laboratorios de la Universidad Técnica de Dinamarca, se integraron nanovoladizos con circuitos CMOS mediante el procesamiento a posteriori de un chip CMOS. Se crearon aperturas locales en la capa superior de pasivación del CMOS y la capa superior de polisilicio fue grabada en óxido térmico hasta alcanzar un grosor de 100nm. El siguiente paso fue la deposición de una fina capa de aluminio (Al) sobre el óxido, que se usó como máscara de grabado para transferir la estructura del voladizo a la capa inferior de polisilicio del CMOS. A fin de definir la pauta del voladizo, se combinó un rayo de electrones de poca potencia con una técnica de litografía de escritura directa por láser (DWL), que permitió reducir de manera significativa los costes de fabricación. Antes de liberar el voladizo en ácido fluorhídrico tamponado, se aplicó un recubrimiento fotorresistente de soporte y se creó una apertura en las estructuras fabricadas para eliminar la fricción estática. Los voladizos con dimensiones próximas al tamaño de la partícula de polisilicio se liberan finalmente en seco tras eliminar el oxígeno mediante plasma. El proyecto NANOMASS II intentó optimizar el tamaño de la partícula de polisilicio, pero no fue posible mejorar más la estructura debido a las limitaciones de procesamiento del CMOS. La miniaturización en el futuro se basará en materiales alternativos para el voladizo, como los metales amorfos o el silicio monocristalino.
