Desarrollo y optimización de proceso de fabricación de anillos resonantes en tecnología de nitruro de silicio para aplicaciones de sensado

Los sensores fotónicos se basan en la combinación de dos componentes básicos: en primer lugar una estructura fotónica y en segundo lugar un material sensible al parámetro a detectar que modifique sus propiedades físicas con la concentración de la sustancia a detectar. Para llevar a cabo, el sensado, a la estructura fotónica se anclan receptores químicos que reaccionaran con la sustancia a detectar. En este caso el comportamiento (frecuencia de resonancia) de la estructura fotónica se va a modificar en función de la concentración de la sustancia que sea captada por los receptores. La medida de la variación del cambio de la magnitud óptica del sensor a monitorizar nos va a dar una medida indirecta de la concentración de la sustancia
Una de las principales estructuras fotónicas empleadas para el sensado se basan en anillos resonantes, cuya resonancia se utilizada para medir de forma indirecta la concentración de la sustancia al detectar. Estos anillos se pueden fabricar en varias tecnologías, siendo la tecnología de nitruro de silicio una de las principales candidatas, ya que permite unas dimensiones (guía monomodo con anchuras alrededor de una micra) que reducen el efecto de las tolerancias de fabricación frente a otras tecnologías como SOI (Silicon on insulator).
En el NTC, y en el seno del proyecto europeo SWINOSTICS, se tiene conocimiento para la fabricación y testado de sensores fotónicos basados en anillos resonantes en tecnología de nitruro de silicio. En particular se ha desarrollado y optimizado todos los procesos de fabricación en sala limpia (procesos de litografía por cañón de electrones, litografía en Ultravioleta, procesos de metalización por evaporación y procesos de ataque de óxido y nitruro de silicio mediante técnica RIE_ICP (Reactive Ion Etching_ Inductively Coupled Plasma). Todos estos procesos se han llevado a cabo usando técnicas CMOS compatible para su implementación compatible en sal limpia.
Así pues tenemos la capacidad de fabricar anillos resonantes en tecnología de nitruro de silicio con diámetros de entre 50-500 micras y con relación de extinción cercana a 15 dB, pérdidas (incluyendo acoplo y propagación inferiores a 20 dB) .

Responsable científico: Griol Barres Amadeu
Participantes Martínez Abietar Alejandro José, Griol Barres Amadeu

Aplicaciones

  • Asesoramiento en procesos de fabricación para Sensado óptico de diferentes parámetros (aplicación en calidad de alimentos, aplicaciones médicas, calidad de agua y aire, farmacia¿)

Ventajas técnicas

  • El uso de sensores ópticos y por tanto de sus técnicas de fabricación permite aumentar la sensibilidad y reducir el coste respecto a otro tipo de sensores principalmente eléctricos. Por otro lado, La tecnología de nitruro de silicio permite unas dimensiones críticas que reducen el efecto de las tolerancias de fabricación en la respuesta final del dispositivo

Beneficios que aporta

Experiencia relevante

  • El grupo tiene experiencia de más de 20 años en la fabricación de diferentes circuitos fotónicos en silicio y nitruro de silicio. Además, las capacidades del NTC permiten el diseño, la fabricación y el testeo de los chips nanofotónicos con la calidad adecuada.