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Conclusioni e sviluppi futuri
In questo lavoro di tesi sono state realizzate e caratterizzate con successo delle microbilance risonanti, basate su un processo compatibile con la tecnologia CMOS, soddisfacendo appieno gli scopi proposti all’inizio dell’opera.
Nella prima parte del lavoro è stato delineato il post-processing dei dispositivi, necessario alla loro definizione e al loro completo rilascio, per permetterne l’attuazione in modo torsionale. Il flusso delle lavorazioni realizzate comprende due passi fotolitografici, che si differenziano dallo standard solo per l’aggiunta di primer e l’eventuale hard-postbaking. Entrambe le modifiche sono state necessarie per risolvere con successo i problemi d’aderenza e robustezza del resist durante l’attacco degli ossidi sacrificali. Sono stati quindi fissati i tempi e le composizioni dei due attacchi per la definizione delle strutture. Trattando invece il TMAH, necessario per il rilascio dei risonatori, è stato determinato sia il tempo totale d’attacco, sia la sua composizione, modificata dall’aggiunta di due ulteriori reagenti. Seguendo tutte queste accortezze, sono stati realizzati dispositivi correttamente funzionanti nelle due differenti misure (A e B). Gli sviluppi futuri del post-processing prevedono la realizzazione di una maschera in cromo per la lavorazione parallela di quattordici strutture, aumentando così le rese di produzione. Alcuni dei dispositivi funzionanti sono attualmente in fase di sensibilizzazione al DNA, per le prove d’analisi genetiche.
La seconda parte del lavoro è stata invece dedicata alla caratterizzazione dei MEMS precedentemente realizzati, ossia alle misure di tipo ottico ed elettrico. Le prime di queste hanno avuto lo scopo di dimostrare il funzionamento dei dispositivi, nonché fornirne una prima caratterizzazione circa la loro frequenza di risonanza, il fattore di qualità, e
Conclusioni e sviluppi futuri
109 l’angolo massimo di torsione, sfruttando il principio della leva ottica. Le
misure di tipo elettrico hanno fornito invece le corrette proprietà dei risonatori. Esse sono state svolte per i due tipi di strutture in varie condizioni di campo magnetico, e a diverse pressioni del gas atmosferico. I valori della frequenza di risonanza e del fattore di qualità sono risultati circa conformi a quelli precedentemente emersi dall’analisi teorica ed al calcolatore. In particolare, sono stati registrati valori di Q soddisfacenti, perché sempre superiori al centinaio. Dalle prove sotto vuoto, l’andamento di questo fattore è risultato inversamente proporzionale alla pressione dell’aria, come atteso dalle relazioni teoriche circa lo smorzamento per attrito. D’altro canto, è emersa anche una variazione della frequenza di risonanza, la cui causa è stata imputata all’umidità comunemente presente in atmosfera e ad altri tipi d’impurità. Nonostante queste prove non abbiano riguardato l’adsorbimento di DNA, ma d’impurità atmosferiche, è stato ugualmente verificato che il sensore funziona correttamente, modificando la propria frequenza di risonanza in base al suo appesantimento. E’ stato inoltre verificato che tale frequenza è stabile mantenendo invariate le condizioni ambientali d’intorno al sensore. L’adsorbimento d’umidità ed altre impurità non inficia pertanto la corretta funzionalità delle microbilance realizzate. Gli sviluppi futuri di questa parte del lavoro, oltre alle prove d’appesantimento con DNA, prevedono la realizzazione di un oscillatore, impiegando i MEMS come elementi circuitali.
