Ciliary motion in PECVD silicon carbide and silicon oxynitride microstructures

G. Rehder and M.N.P. Carreño*

Departamento de Sistemas Eletrônicos, Escola Politécnia, Universidade de São Paulo 61548, CEP 05424–970, São Paulo, SP, Brasil.

* Corresponding author:
Phone: (+5511) 3091–5256 Fax: (+5511) 3091–5585
e–mail: carreno@lme.usp.br

Recibido el 27 de octubre de 2004
Aceptado el 25 de mayo de 2005

Abstract

The development of arrays of amorphous hydrogenated silicon carbide (a–SiC:H) and silicon oxynitride (SiO_xN_y) based microstructures that produce ciliary motion is presented. The arrays are fabricated by bulk micromachining of c–Si substrates and they are completely based on materials obtained by a low temperature PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) technique. Chromium metal is sandwiched between these two materials and it is used as a contact metal and heating element. The ciliary motion is obtained by applying an external synchronized electrical voltage to the cantilevers, which move due to thermal expansion caused by the Joule Effect.

Keywords: MEMS; silicon carbide; Joule effect.

Resumen

En este trabajo es presentado el desarrollo de matrices bidimensionales de microestructuras basadas en carburo de silicio amorfo hidrogenado (a–SiC:H) y oxinitruro de silicio capaces de realizar movimiento ciliar controlado. Las microestructuras son fabricadas por micromaquinado de volumen de substratos de silicio cristalino c–Si y están totalmente definidas en materiales obtenidos a bajas temperaturas por la técnica de PECVD (deposición química de la fase vapor asistida por plasma). Cromo metálico es embebido entre estos dos materials para ser utilizado como contacto y como elemento resistivo para calentar por efecto Joule. Aplicando una tensión externa de forma sincronizada a los cantilevers, se genera una corriente eléctrica, también sincronizada, que calentará las estructuras por efecto Joule y por causa de la expansión térmica producirá el movimiento ciliar.

Descriptores: MEMS; carburo de silício; efecto Joule.

PACS: 85.85.+j; 81.05.Gc; 52.77.–j

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