Fabrication technology for single-material MEMS using polycrystalline diamond
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Abstract
Abstract Diamond, due to its large band gap of 5.5 eV, offers the possibility of making MEMS structures out of a single material by varying the doping level to achieve the semiconducting, metallic and insulating (undoped) properties needed in a typical MEMS structure. Polycrystalline diamond (poly-C) is inexpensive and retains many of the unique properties of single-crystal diamond. However, the development of diamond-based single-material MEMS (SMM) technology faces two major challenges; (a) producing highly-insulating and highly-conducting poly-C films in a multilayer structure and (b) developing dry-etching technology to produce multilayer structures made of poly-C. Furthermore, poly-C can be layered to perform a number of functions, whereas a complex stack of materials would otherwise be required. Consequently, due to poly-C's high selectivity as a masking material, the SMM fabrication process developed in the current work allows the reduction of the number of fabrication masks by a factor of 1.5–2 as compared to that used in a conventional MEMS process. A number of complex poly-C SMM structures were fabricated using SiO2 as a sacrificial layer to address the SMM related issues in a single paper.
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Research context
OpenAlex topics: Diamond and Carbon-based Materials Research · Advanced Surface Polishing Techniques · Metal and Thin Film Mechanics
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References (100+)
Show source-provided references
1. Wang · 2002 · 657
2. Wang · 2004 · 641
3. Sepulveda · Microelectron. Eng. · 2004 · 73–74 · 435
4. Sepulveda · Diamond Relat. Mater. · 2006 · 15 · 39810.1016/j.diamond.2005.08.032 ↗
5. Sepulveda · J. Microelectromech. Syst. · 2008 · 17 · 47310.1109/JMEMS.2008.918409 ↗
6. Imboden · Appl. Phys. Lett. · 2007 · 90 · 110.1063/1.2732163 ↗
7. Taher · Sens. Actuators, A · 1994 · 45 · 3510.1016/0924-4247(94)00817-5 ↗
8. Davidson · Diamond Relat. Mater. · 1996 · 5 · 8610.1016/0925-9635(96)80010-0 ↗
9. Yamamoto · New Diamond Front. Carbon Technol. · 2005 · 15 · 1
10. Yamamoto · Diamond Relat. Mater. · 2005 · 14 · 65710.1016/j.diamond.2004.09.001 ↗
11. Yang · IEEE Electron Device Lett. · 1996 · 17 · 25010.1109/55.491845 ↗
12. Ran · Diamond Relat. Mater. · 1993 · 2 · 79310.1016/0925-9635(93)90225-Q ↗
13. Kang · J. Electrochem. Soc. · 1994 · 141 · 223110.1149/1.2055094 ↗
14. Gurbuz · Sens. Actuators, B · 1996 · 33 · 10010.1016/0925-4005(96)01839-4 ↗
15. Gurbuz · Sens. Actuators, B · 2004 · 99 · 20710.1016/j.snb.2003.11.013 ↗
16. Okana · Appl. Phys. Lett. · 1994 · 64 · 274210.1063/1.111460 ↗
17. Hong · IEEE Trans. Electron Dev. · 1999 · 46 · 78710.1109/16.753715 ↗
18. Subramanian · IEEE Electron Device Lett. · 2008 · 29 · 125910.1109/LED.2008.2005516 ↗
19. Huang · Diamond Relat. Mater. · 2009 · 18 · 23510.1016/j.diamond.2008.10.062 ↗
20. Tang · Diamond Relat. Mater. · 2006 · 15 · 19910.1016/j.diamond.2005.06.018 ↗
21. Chan · J. Microelectromech. Syst. · 2009 · 18 · 51110.1109/JMEMS.2009.2015493 ↗
22. Zhu · J. Microelectromech. Syst. · 2004 · 13 · 39610.1109/JMEMS.2004.828739 ↗
23. Zhu · Diamond Relat. Mater. · 2006 · 15 · 25410.1016/j.diamond.2005.08.009 ↗
24. Zhu · Diamond Relat. Mater. · 2006 · 15 · 206810.1016/j.diamond.2006.08.027 ↗
25. Ramesham · J. Electrochem. Soc. · 1991 · 138 · 170610.1149/1.2085858 ↗
26. Guillaudeu · Diamond Relat. Mater. · 2003 · 12 · 6510.1016/S0925-9635(02)00286-8 ↗
27. Krauss · Diamond Relat. Mater. · 2001 · 10 · 195210.1016/S0925-9635(01)00385-5 ↗
28. Williams · Diamond Relat. Mater. · 2008 · 17 · 108010.1016/j.diamond.2008.01.103 ↗
29. Muller · Diamond Relat. Mater. · 2005 · 14 · 50410.1016/j.diamond.2005.01.005 ↗
30. Yang · Appl. Phys. Lett. · 1995 · 66 · 31110.1063/1.113528 ↗
31. Tang · J. Vac. Sci. Techol. · 2005 · 23 · 108810.1116/1.1926290 ↗
32. Bienk · Diamond Relat. Mater. · 1996 · 2 · 43210.1016/0925-9635(93)90096-K ↗
33. Kern · RCA Rev. · 1970 · 31 · 187
34. Windischmann · J. Appl. Phys. · 1991 · 69 · 223110.1063/1.348701 ↗
35. Halliday · 1997
36. Pierson · 2004
37. Beck · 2004
38. Landstrass · Appl. Phys. Lett. · 1989 · 55 · 97510.1063/1.101694 ↗
39. Sommer · Cryst. Growth Des. · 2007 · 7 · 229810.1021/cg070610b ↗
40. Ristein · J. Phys.: Condens. Matter · 2001 · 13 · 897910.1088/0953-8984/13/40/314 ↗
41. Snidero · J. Appl. Phys. · 2003 · 93 · 270010.1063/1.1539922 ↗
42. Liou · Appl. Phys. Lett. · 1990 · 56 · 43710.1063/1.102758 ↗
43. Liou · J. Mater. Res. · 1990 · 5 · 230510.1557/JMR.1990.2305 ↗
44. Takeuchi · J. Appl. Phys. · 1992 · 71 · 263610.1063/1.351059 ↗
45. Shah · Appl. Phys. Lett. · 1992 · 61 · 311310.1063/1.107977 ↗
46. Gómez-Aleixandre · Thin Solid Films · 1997 · 303 · 3410.1016/S0040-6090(97)00090-4 ↗
47. Borst · Phys. Status Solidi, A Appl. Res. · 1996 · 154 · 42310.1002/pssa.2211540130 ↗
48. Borst · Diamond Relat. Mater. · 1995 · 4 · 94810.1016/0925-9635(94)00263-0 ↗
49. Aslam · Appl. Phys. Lett. · 1992 · 60 · 292310.1063/1.106821 ↗
50. Wur · Mater. Res. Soc. Symp. Proc. · 1993 · 283 · 87910.1557/PROC-283-879 ↗
51. Dorsch · Diamond Relat. Mater. · 1993 · 2 · 109610.1016/0925-9635(93)90279-B ↗
52. Deguchi · Diamond Films Technol. · 1996 · 6 · 77
53. Deguchi · Diamond Relat. Mater. · 1996 · 5 · 72810.1016/0925-9635(95)00416-5 ↗
54. Deguchi · Diamond Relat. Mater. · 1997 · 6 · 36710.1016/S0925-9635(96)00727-3 ↗
55. Boiko · Mater. Sci. Eng. · 1997 · B46 · 11210.1016/S0921-5107(96)01944-7 ↗
56. Wang · J. Appl. Phys. · 1997 · 82 · 72910.1063/1.365606 ↗
57. Fang · J. Appl. Phys. · 1999 · 86 · 518510.1063/1.371498 ↗
58. Adamschik · Diamond Relat. Mater. · 2001 · 10 · 167010.1016/S0925-9635(01)00393-4 ↗
59. Yamamoto · Diamond Relat. Mater. · 2004 · 13 · 86310.1016/j.diamond.2003.12.017 ↗
60. Yamamoto · Diamond Relat. Mater. · 2007 · 16 · 167010.1016/j.diamond.2007.02.010 ↗
61. Kulha · Vacuum · 2009 · 8 · 5310.1016/j.vacuum.2009.04.023 ↗
62. Sahli · Sens. Actuators, A · 1998 · 71 · 19310.1016/S0924-4247(98)00181-2 ↗
63. Cao · 2009
64. Yokoba · J. Appl. Phys. · 1997 · 81 · 681510.1063/1.365240 ↗
65. Viljoen · J. Vac. Sci. Technol. B · 1994 · 12 · 299710.1116/1.587549 ↗
66. Werne · IEEE Trans. Electron Devices · 1995 · 42 · 134410.1109/16.391217 ↗
67. Waytena · J. Electrochem. Soc. · 1996 · 143 · 239210.1149/1.1837013 ↗
68. Chen · Semicond. Sci. Technol. · 2005 · 20 · 86010.1088/0268-1242/20/8/041 ↗
69. Ma · Diamond Relat. Mater · 1996 · 5 · 145010.1016/S0925-9635(96)00566-3 ↗
70. Nakanishi · J. Appl. Phys. · 1994 · 76 · 229310.1063/1.357649 ↗
71. Sahli · Appl. Phys. Lett. · 1997 · 70 · 212910.1063/1.118968 ↗
72. Masood · J. Electrochem. Soc. · 1991 · 138 · 6710.1149/1.2085452 ↗
73. Katsumata · Diamond Relat. Mater. · 1994 · 3 · 129610.1016/0925-9635(94)90141-4 ↗
74. Jiang · Appl. Phys. Lett. · 1994 · 65 · 151910.1063/1.112030 ↗
75. Liu · Diamond Relat. Mater. · 2001 · 10 · 157310.1016/S0925-9635(01)00411-3 ↗
76. Fu · J. Mater. Process. Technol. · 2003 · 132 · 7310.1016/S0924-0136(02)00266-2 ↗
77. Yang · J. Vac. Sci. Technol. B · 1995 · 13 · 103010.1116/1.587898 ↗
78. Chan · 2008 · 244
79. Efremow · J. Vac. Sci. Technol. B · 1985 · 3 · 41610.1116/1.583276 ↗
80. Leech · Diamond Relat. Mater. · 2002 · 11 · 83310.1016/S0925-9635(01)00605-7 ↗
81. Sandhu · Appl. Phys. Lett. · 1989 · 55 · 43710.1063/1.101890 ↗
82. Dorsch · Diamond Relat. Mater. · 1995 · 4 · 45610.1016/0925-9635(94)05318-9 ↗
83. Vivensang · Diamond Relat. Mater. · 1996 · 5 · 84010.1016/0925-9635(95)00368-1 ↗
84. Sirineni · Diamond Relat. Mater. · 1997 · 6 · 95210.1016/S0925-9635(96)00767-4 ↗
85. Shiomi · Jpn. J. Appl. Phys. · 1997 · 36 · 774510.1143/JJAP.36.7745 ↗
86. Baik · J. Mater. Res. · 2000 · 15 · 92310.1557/JMR.2000.0131 ↗
87. Baik · Thin Solid Films · 2000 · 377–378 · 29910.1016/S0040-6090(00)01432-2 ↗
88. Baik · Thin Solid Films · 2000 · 377–378 · 29510.1016/S0040-6090(00)01431-0 ↗
89. Shibata · J. Microelectromech. Syst. · 2000 · 9 · 4710.1109/84.825776 ↗
90. Otterbach · Industrial Electronics Society Conference · 2000 · 3 · 1873
91. Nishibayashi · Diamond Relat. Mater. · 2001 · 10 · 173210.1016/S0925-9635(01)00404-6 ↗
92. Leech · J. Mater. Sci. · 2001 · 36 · 345310.1023/A:1017964129419 ↗
93. Fu · J. Mater. Process. Technol. · 2003 · 132 · 7310.1016/S0924-0136(02)00266-2 ↗
94. Wang · J. Mater. Process. Technol. · 2002 · 127 · 23010.1016/S0924-0136(02)00147-4 ↗
95. Ando · Diamond Relat. Mater. · 2002 · 11 · 82410.1016/S0925-9635(01)00617-3 ↗
96. Ando · Diamond Relat. Mater. · 2004 · 13 · 63310.1016/j.diamond.2003.10.066 ↗
97. Li · Diamond Relat. Mater. · 2006 · 15 · 35710.1016/j.diamond.2005.06.035 ↗
98. Ding · Diamond Relat. Mater. · 2005 · 14 · 154310.1016/j.diamond.2005.04.011 ↗
99. Li · Diamond Relat. Mater. · 2005 · 14 · 178010.1016/j.diamond.2005.09.031 ↗
100. Li · Thin Sold Films · 2007 · 515 · 417210.1016/j.tsf.2006.02.089 ↗