fabrication of sicn mems by photopolymerization of pre-ceramic polymer

15
Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer $ Li-Anne Liew * , Yiping Liu, Ruiling Luo, Tsali Cross, Linan An, Victor M. Bright, Martin L. Dunn, John W. Daily, Rishi Raj Department of Mechanical Engineering, University of Colorado, Boulder, CO 80309-0437, USA Abstract This paper describes the use of photopolymerization of a liquid polysilazane as a novel, versatile and cost-effective means of fabricating SiCN ceramic MEMS. SiCN is a new class of polymer-derived ceramics whose starting material is a liquid-phase polymer. By adding a photo initiator to the precursor, photolithographical patterning of the pre-ceramic polymer can be accomplished by UV exposure. The resulting solid polymer structures are then crosslinked under isostatic pressure, and pyrolyzed to form an amorphous ceramic capable of withstanding over 15008C. By adding and curing successive layers of liquid polymer on top of one another, multi-layered ceramic MEMS can be easily fabricated. The use of photopolymerization can also be used to make thin, membrane-like ceramic structures. Key issues concerning the fabrication process are discussed. By combining photopolymerization with other in-house developed techniques such as polymer-based bonding and ¯ip-chip bonding, three SiCN MEMS devices for high-temperature applications have been fabricated: an electrostatic actuator, a pressure transducer, and a combustion chamber. These represent a wide range of MEMS, demonstrating the versatility of this technique. # 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved. Keywords: SiCN; Ceramic; MEMS; Fabrication; Polymer 1. Introduction A void exists in the MEMS market where high-tempera- ture applications exceeding 10008C) are involved. Two categories of examples are: 1) MEMS that can operate in high-temperature environments, such as sensors for gas turbine engines, and 2) MEMS that can contain high- temperatures, such as micro mirrors for high energy laser systems, and micro power generation systems. The latter will become especially important as maturing MEMS enter the market and increase the demand for completely remote, self-suf®cient systems. Numerous applications in defense and telecommunications exist. For these purposes, traditional MEMS are limited by their materials because silicon and polysilicon cannot withstand temperatures greater than several hundred degrees Celsius. The same holds true for the metals and polymers used in fabrication techniques derived from LIGA. Ceramics pre- sent an attractive alternative to traditional MEMS for high- temperature applications. One method of fabricating cera- mic MEMS that is under development is CVD SiC [1]. Although a surface micromachining process for SiC has been developed, this technique can be time consuming, expensive, and technically challenging. In addition, the planar nature of CVD SiC and surface micromachining in general) makes it dif®cult to construct complex-shaped high-aspect ratio or three-dimensional structures. Therefore, the development of new materials and low-cost microfab- rication techniques for high-temperature MEMS is of great interest to the MEMS community, both from an applied as well as fundamental view. The recent development of a new class of polymer- derived ceramics consisting of amorphous alloys of silicon, carbon, and nitrogen is detailed elsewhere [2]. This new class of materials, generally named SiCN, is unique in that the starting material is a liquid polysilazane precursor which can be easily shaped by casting in micro-molds made from SU8 Micro Chem Corp., Newton, MA), and then solidi®ed and crosslinked under isostatic pressure to form an infusible solid [3]. Following crosslinking, the polymer is then pyr- olyzed at 10008C during which it is transformed into a black- colored bulk ceramic capable of withstanding temperatures over 15008C. This method has been shown to be successful in fabricating high-aspect ratio SiCN ceramic MEMS [3,4]. In this paper, we report the use of precursor photopoly- merization as a simpler alternative to micro casting as a Sensors and Actuators A 95 2002) 120±134 $ URL: http://mems.colorado.edu. * Corresponding author. Tel.: 1-303-735-1763. E-mail address: [email protected] L.-A. Liew). 0924-4247/02/$ ± see front matter # 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII:S0924-424701)00723-3

Upload: li-anne-liew

Post on 04-Jul-2016

213 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

���������� � ��� ���� �� ������������������ ������������ ��������

����� ������ ����� ���� ����� ���� !"��� ���""� ��� ��#����� �$ %������ ����� �$ &�� '�� ($ &����� �"�� �)���������� ��� ������ ������������ ���������� ������ ������� �� ����� �!�"� �#$

��������

!��" ����� *�"�����" ��� �"� � ������������������ � � ��+��* ����"������ �" � �,��� ,��"����� �* ��"�������,� ���" � ���������

��� ������� ����$ ��� �" � �� ���"" � ��������*���,�* �������" ���"� "������ �������� �" � ��+��*����"� �������$ %� �**�� �

����� �������� �� ��� ������"��� ������������������� �������� � ��� ����������� ������� �� �� ��������"��* �� -# �.��"���$ !��

��"����� "���* ������� "��������" ��� ��� ���""��/�* �*�� �"�"����� ���""���� �* ��������* �� ��� � ��������" ������� ������� �

����"��*�� �,�� 0122��$ %� �**�� �* ����� "����""�,� �����" � ��+��* ������� � ��� � �� ������� ������������* ������� ������ �� ��"��� ��������*$ !�� �"� � ������������������ �� ��"� �� �"�* �� ��/� ���� ����������/� ������� "��������"$ 3�� �""��"

������� ��� ��������� �����"" ��� *�"��""�*$ %� ������� ������������������ ���� ����� �����"� *�,�����* �����+��" "��� �"

����������"�* ��*�� �* 4������� ��*��� ����� ��� ���� *�,���" �� ���������������� ����������" ��,� ��� ��������*5 �

�������"����� ��������� � ���""��� ���"*����� �* � �����"��� �������$ !��"� �����"�� � ��*� ���� � ����� *���"������ ���

,��"������� � ���" �����+��$ � 6226 ��"�,��� ������ %$#$ ��� �����" ��"��,�*$

%��&���' ��� 7 �������7 ����7 ����������7 8������

� ���� ������

� ,��* �.�"�" � ��� ���� ���/�� ����� �������������

���� ����������" 9�.���*�� 0222��: ��� �,��,�*$ !�����������" � �.�����" ���5 90: ���� ���� �� ������� �

���������������� �,������"� "��� �" "�"��" �� ��"

������ ����"� �* 96: ���� ���� �� ����� �����

�����������"� "��� �" ����� ������" �� ���� ����� ��"��

"�"���"� �* ����� ����� �������� "�"���"$ !�� ������

���� ������ �"�������� �������� �" ������� ���� ����

��� ���/�� �* �����"� ��� *���* �� ���������� �������

"���"�;���� "�"���"$ ������" ����������" � *��"�

�* ���������������" �.�"�$

��� ���"� �����"�"� ���*������ ���� ��� ������* �� �����

��������" �����"� "����� �* ����"����� ���� ����"��*

�����������" ������� ��� "�,���� ��*��* *�����" ���"��"$

!�� "��� ���*" ���� �� ��� �����" �* �������" �"�* �

��������� �����+��" *���,�* ��� �<=�$ �������" ����

"�� � ��������,� ��������,� �� ���*������ ���� �� �����

����������� ����������"$ >� �����* � ��������� �����

��� ���� ���� �" �*�� *�,������� �" �#& ��� ?0@$

�������� � "����� ������������ �����"" �� ��� ��"

��� *�,�����*� ���" �����+�� �� �� ���� ��"�����

�.��"�,�� �* ���������� ���������$ < �**����� ���

����� ����� � �#& ��� 9�* "����� ������������

� ������: ��/�" �� *�;���� �� ��"����� ������.�"����*

������"���� ����� �� ������*���"���� "��������"$ !��������

��� *�,������� � �� ��������" �* ������"� ��������

������� �����+��" �� ���������������� ���� �" � �����

�����"� �� ��� ���� ��������� ���� ��� � ������* �"

���� �" �*������ ,���$

!�� ����� *�,������� � � �� ���"" � ��������

*���,�* �������" ��"�"��� � ��������" �����" � "������

������ �* ������ �" *������* ��"������ ?6@$ !��" ��

���"" � ��������"� �������� ���* ��� � �" ��+�� � ����

��� "������ �������� �" � ��+��* ����"������ ������"�� �����

�� �� ��"��� "����* �� ��"��� � ���������*" ��*� ���

�-A 9����� ���� ����$� ����� ��:� �* ��� "���*�;�*

�* ���""��/�* �*�� �"�"����� ���""��� �� ��� � ��"����

"���* ?B@$ �������� ���""��/��� ��� ������� �" ��� ����

�����* �� 0222�� *���� ����� �� �" ���"����* ��� � ����/�������* ���/ ������� ������� � ����"��*�� �����������"

�,�� 0122��$ !��" �����* ��" ��� "��� �� �� "����""��� ��������� ������"���� ����� ��� ������� ���� ?B�C@$

< ���" ������ �� ������ ��� �"� � ������"�� ����������

��������� �" � "������ ��������,� �� ����� ��"��� �" �

��"��" �* ��������" � D1 96226: 062E0BC

�- �5 ����5FF���"$������*�$�*�$� �����"��*�� ������$ !��$5 �0�B2B�GB1�0GHB$

� ���� �������5 ����I��"��$������*�$�*� 9�$��$ ����:$

2D6C�C6CGF26FJ E "�� ��� ������ � 6226 ��"�,��� ������ %$#$ ��� �����" ��"��,�*$

8<<5 � 2 D 6 C � C 6 C G 9 2 0 : 2 2 G 6 B � B

Page 2: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

��������� �����+�� �� ��� ����$ !���� *�,��"�

���""�" � ���� *�,���" ��,� ��� �������*� *���"������

��� ,��"������� � ���" ��������� �����""5 9�: �������"�����

��������"� 9�: ��������� "�"��"� �* 9�: ������"���� �����

4��*�� �����"$

� ����������� �������

8����������������� ?1@ �" � ������"� �������� �� �����

����� ������� "��������"$ %� �**�� � ����� �������� �� ���

��+��* ������"��� "���*�;����� �� �� ��������"��* ��

�.��"��� �� -# ��*����� ������ ��� �� ���� �**����$ !��"�

�� �������� ���������������� *������� � ��� ������"���

"���* ������� "��������" ��� �� ������* ������� ��� ��*

�� � ���*$ !��" �����* �" "������ �� ������"��������������

��� ?H@$ !��"� ������� "��������" ��� ��� ���""��/�* �*��

�"�"����� ���""��� �� C22�� � "������ ��� �* ��� ��������*�� 0222�� � � ������ ����"����� � ��*�� �� ����� ���

;�� ���/ �������$ !�� ��+��* ������"�� �"�* ��" ���

������������ �,������� ����"��!� 9��� 3�� ����$� ��

-��:$ !�� ����� �������� �"�* ��" 6�6��*������.��6�����

�� ���������� 9<������� H10 ��� ��*���� ���������

������/��� (<:$

���$ 0 �" � "�������� � ��� ������ ��������� �����""$

���"�� ��� ��+��* ������"�� �" "�� ��� � "����� ����$ !��

��+��* ����/�"" K �*� ���"� ��� ;�� "�������� ����/�""

K �� �� ,����* �����*�� �� ��� "�� "���*$ !�� ��+��* �"

��� "��)����* �� �������� -# �.��"��� ������� �

����������������� ��"/ �� "���*�� �����" � ��� ��+��*$

!��"� �����" ����� � ��� "��"����� ����� ��� �������

��+��* �" ��� ����,�* �� "�����"�� � ������ "������$

!�� ��"��� �" � "��"����� ���� ������" "���* �������

"��������" �������*$

<� �" ���""��� �� ����,� ��� ������� "��������" ��� ���

"��"����� ����� ���""��/�� � ��*�� �� ���,�� �*���*

"���""�" *�� �� ������� "���/���$ �" ���� �� "���� *����

������"�" ��� ������� �*�����" ����� "���/��� � �����

B2L� �* �*��"�� �� � "��"����� *���� ���" "���� �� ���"�

����/�� �� ������� �" ���� �" � ��*����� � *�"���$ !��"�

��������� ����"��*�� ����������� "��������" �" ������

*�"������$

���� ������������������ � "������ ��� "���* �������

"��������" ��� ����,�* ��� ��� "��"����� �"�� � "�������

����� ���*�$ ���������� ���� "������ ��� 9���� �" ��"� �"�* ��

����� �"�"����� ���""��� *���� ���""��/��: �" �"�* �" �

�������� �� ������� ������ ����"� ��� ���*�$ !�� �*��

,�*��� "��������" ��� ��� ���""��/�* �* ��������* � �

����� �� ��� ��� ���� *�,���"$

!�� ,�������" � ��� ���,� �����"" �,��,� ��� �"� �

���,������ "��"����� ��������" � ��*�� �� ���������

����,�� � ��� ����������� "��������"$ >� � ���"� �" !�4�$

���� ������� �*��"�� ���� !�4� �" ���/� ��� "��������"

��� ��"��� ����,�* ������� ��� �"� � � ���*�$

������ ,������� ��"�"�" � ��� �,�� �"� � ���/ ���

���"��� �" ��� "��"�����$ !�� ������� �" ������ ������,� ��

��� ��������" "��� �" ����� �������"�"�" �* �����

"��,��"$ !��"� ���" ���,������ ������ � "��"�����

�������� "���" ��� ��� ����,���� ���� ��� �" ���*���

*�""��,�* � ������ �* ���� ���"� ����� �" � MM"����;����

"��"�����NN ����� ���,�� ��� ������� �.��"�* �� � ������,���

�������"�,� �,������$ O���,��� ������������������

���$ 0$ =����� ��������� �����""5 9�: "�� ������"�� ��� "��"�����7 9�: -# �.��"��� ������� � ��"/7 9�: "���*���* ������� ���� ������� ��+��*7

9*: ����,� ������� ��+��*7 9�: ����,� ������� "��������" ��� "��"�����7 9: ���""��/ �* �������� ������� �� ����� ��� ��� ������� "��������$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 060

Page 3: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

���*���" ��� ��"� ��"���"� � ����" � "�������� *�;�����

��� ��� "��"����� �"�* �" "�����$

!���� ��� "�,���� �*,�����" �� �"�� ����������������

��� �,�� ��"��� �" � ���" � ��������� ��� ����$

���"�� ������������������ ��+����" ���� �����""�� "���"$

����*� �� �����" �� �� ��"��� ����� ����"��*�� �������

"��������" �� ���""��/�� �* ������"�"� ������" *����

��������� �� ����� ��"��� ,�� ��"�����* �����+�� ?C@ ���

������� "���/��� �" ��"�����* *���� ������"�"� ���*��

�� ���� ������ "���""�" �* ����/��$ !���*� �� �����"��

��� "�� "���* � ��� ������"��� ��� ����������/� �����"

�� �� ������*$ !��"� ��� �����" ����* �� �� ������* ��

����� ��"��� �����"� � ����� �������� *���� ���"���� �*

�������� *����*��$

>� *�"�*,����� � �"�� ������������������ �" ���� ���

����" � ��� ��"����� "��������" ��� �� ,�������� ��� ���

"����* *�� �� ��� ������� ����$ !��" �" � �����"� �� ����"

��"� � �-A ���*"� ����� �.����� �.������ "�*����� *�;��

��� ?B�C@$ !��" �""�� � ���� "���� ���� �� *�"��""�* � ����

*�����$

� ������������ ���� ����������

8����������������� �" ��"� � "����� �* �����,� ��� ��

�������� ������������* ������� ����$ !��" �����"�" ���

�������� ������.��� � ������� *�,���" ���� �� ����*�$

%� ������� �* ����� "����""�,� �����" � �����������

������� � ��� � �� ������� ������������* "��������" ��

�� ������* � � ���� �������" �� "����� �����������

��$ &���� ���""��/�� ������ ��,�� ��*" ��� ����*

������ ��� ������� �����" "� ���� ���� ������"�" ��� ���

"�������� �" � ��������� ���/ �������$ !��" �����* �"

���������� �� ��������� ���� ������"���� ����� �* ��

������"���� ����� "��������"$ � �.����� � "��� � ������

������* "�������� �" "��� � ���$ 6$ ������ �����* �

������� ������������* "��������" �" �� ��*�� ��� ��

���� ������� ����" �"�� ��� "��� ��+��* ������"�� �" �

�*��"�,� ?B@$ %��� ���"� �����+��" ���� �"�* � ���������

��� ��� ���� *�,���" �������* � ���" �����$

� ����������� ������

���� �""��" � ��� ������������������ ��������� ����

��"" ��� *�"��""�*5 "�������� ���� *�;����� *����� �� ���

"��������" �*���* �� ����,�� ��� ��� "��"������ �������

"���/��� �* "�������� �������$

!)/) 1��� ��������

�" ������* �������� �� *�"�*,����� � �������������

������ �" ���� ��� ����" � ��� ����������* "��������" ��� ��

,������� 9�$�$ �����*������ �� ��� "��"�����:� ��� �"���* "����

������* *�� �� ��� ������� ����� ��� ������� ����

���� ��������� � ������"���� ����� "��������"$ !��" ��� ��

�� � ����� �� "����� ���� *�"��"7 ����,��� ���"���

"����* ������"K "��� �" ����� � � ���� *��,� ��������� ��

�.������ ��+���� ������ � ��� "�������� *�;���� "� �" ��

���,�� ��� ������" ��� ������� )���* ��������� ��

/����*�� � ��� �.��� � ��� "���� "� ���� �� �� ��

�������* �� � *�,��� *�"��$ < ������� ��� �.��� �

��� "���� ����" ��� ������ "����� ��*�* �� ���*���

*�"���� ������"$ ���$ B ����"�����" ��� ,������� ����" ���

���� *�"������ �� *�����"�� ������ "���"$

!�� �����" ����� ���� ��� "���� � ��� ����� �* ���"�

��� ,������� *�;����� ��� ��� ��"/�������� ��� *����

������������������� �* ��� ����� �������� �"�*$ �.�����

���" ���� ��*����* � ����� ���� ��� ��� �* ��������

���� ,����*$

!�� ;�"� �������� �"�* ��" 6�6�*������.��6������������

������ 9/�� ������������ �" <������� H10:� �"�* � �

���������� � 1 ��$L$ !�� "���* �������� �"�* ��" �

�������� ��.���� � �"������� ����.����� 9/�� ����

��������� �" P�������� <!Q ��� %�**�� ������ ����$�

�� -��: ���� � ���������� � 0$60 ��$L� �* 6��������

0�?C�9����������:�����@�6������������������0

9/�� ������������ �" <������� D2G: ���� � ����������

� 2$H ��$L$ !�� ������ ���������" �"�* �� ���" "���*

�������� ���� "����"��* �� ��� ���������� �" ���� ���

������� ���������"� ����* ����� �������� �;�����

����* *�����"�$

����� ��"������"� "������" ���� ��������* � "�����

����" ��� ������"�� ���� ������* ������ � ��� ���

��������"$ ���$ C "���" ��� ��"/ �"�* �* "���� �������

����������" 9���": � ��� ��"����� ����������* "��������"$

!�� ��"/ �" *�"���* "� ���� ��� ��������* "��������" ���

������* � � �������� ������ � ��� ���� �� ����� ����

����� ��"�� ������� �������������$

<�������� ������������������ ��" *�� �� ������ ���

��"/ � *�"���� � ����� 1 �� ��� ��� ���� "�����$ �

�.��"��� ���� � 62 �� ��" �"�* 9���� � -# ���"���

�02 �(F��6:$ �������� �������������� ��� ����" �������$ 6$ &������������* "�������� ��������* �"�� ��������,�� ����������

��������� 9"��� ���� ���� ���""��/��:$

066 () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 4: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

���$ B$ ��������� "����� ���� � "�������� ���� "���� � ������ ������ "���$

���$ C$ 9�: ���������� ��"/ �� ��� ����� ��"������"� "������"7 9�: ���" � ����������* "������" � ����� ��� "��������" � ��� ��� �"�� <!Q

��������� �* ��� "��������" � ��� ����� �"�� < H10 ��������$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 06B

Page 5: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

��"�* � ������ �� 0222 ��� �� 1 "� �* ��� ���;��" � ���

"��������" ���� ���"���* �"�� � &�/!�/ ���;�������

9��� #���� <"������"� <�$:$ ���$ 1 "���" ��� ���"���*

���;��" � ��� ������� "�����"� �� ����������* ���� ���

;�"� �������� 9< H10:� �* ��� ����� ���� ��� "���* ��������

9<!Q ���� < D2G:$

���� ��� ���"���* ���;��"� ��� "���� � ��� ���� ���� ��"�

���� �� ��� "��"����� ��" �"������* �"�� "����� ���������

���$ 1$ ���"���* ������" � ��"��� "������" ����������* �"�� ��� *����� ��������"$ !�� ,������� "���� �" � �R 5 9�: �"�� < H10 ��������7 9�: �"�� <!Q

���� < D2G ��������7 9�: ��� � ����������* "�������� "����� "����* ���� �* ��"�*��7 9*: "�������� � ���� ���������� ��� ��� ���� ������$

06C () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 6: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

/���� ��� ������ � ��� "�������� �* ��� ������� *�"����

"���* �� ��� "����� ����� �" "��� � ���$ 19*:$ <� ��"

��* ���� �� � ��"��� ��"/�������� ���� ��� "���*

�������� 9<!Q ���� < D2G: ���*���* "������� ���� ,�������

����"$ ���� �� ���"�� ��� ������������������ ������"�

� ��� ��+��* ������"�� �" "���� �� ���� �*��"���*� �*�����

�� ��� ������� �������� ����* �� � *����� ��"/� ��,� ���

����� "������� � ������������ �,������� ��������"$

<� "����* �� ���* ���� ��� ���� ���� ����������" ���

�"������" *���,�* ������������� �� �����.������ ���

"����* ���� �" � ������� �* �"�� ��� ����� �" "���

� ���$ 19*:$ !�� ������ ���� "���� �" �� ��"��� �" � �

�������$ ������ ��� ��� ���"���* ���;��" "��� � ���$ 1�

�� "�� ���� ��� ���� �" "������ ��� ��� ��� � ��� "���������

"����*�� ������* � ��� "��"�����$ !��"� �� ��� ���/ �

��� "�������� ���;�� �" � ���� ���� �" ����,������� ���� "���

MM��"�*��NN �� ��� ��"�$ <���*�� ��� ��"�*�� � ��� ��������

��� *�����"�" ��� �,����� ���� 9�����"� ��� ������� *����

"�� � ��� �����.�����* ������� �" �� �����"�*:� ���"� ���

������ �,����� ���� ���� �" ���� ������ ��� ��� ,����"

���������*$ O���,��� ��� ��"�*�� ��" ����*�* � ��� ����

�����.������ "� ���� � "����� �* ��"�"��� �����* �

�������"� ����* �� �"�* ����"" ��� "�����"$ !��"� ���

�"�* �� ���������,� �����"�"� ��� �����"��" *��� ���

����� ��� ����" � ,����� �������� �* ��� ��� ,���*$

���� ��� ������"�� �" ��������� � ��+��*� �������������

��" �� �� *�� �"�� �������� -# �.��"���$ !�� ���

������ ��� ��"/ �* ��� ����� ���"� �" � ��������

��������� � *�������� �� ��� ��� ���"�� � ��� ��"/

*���"��" �� ��� �������� ��� �� ��"� *�������" ��� "����

� ��� ����������* "�������� ����"$ ������������ �����"� ���

�������N" "����� ��"�� �����"�" �" � ��"��� � ��� ���"�

����� ������� ����� �� �������������� ��� ��+��* ���

�,������� ����� ��� ��"/ � �� �" �����* ��� ���"� ���,� ���

����� ���"�� *����� �� ��� ��"/$ !�� "�����"� ��""����

��� ���� ��" ��� �.����������� ��* �� �� ��"���� �"

����� 6 �� ��� ��� ���� "�����$

8�����"�� ������� ��� ;�"� �������� 9< H10: ��" �"�* ��

�������� ���� ����� ��"��� "������"$ 8��;�� ���"����

���" "��� ���� *�����"�� ��� ��� ��� 1 �� 6 �� ���*" ��

� �����"� � ���� ���� ��� 6D �� C1�$ !�� ����" �,����� ��� �* �������� ��� "��������* � !���� 0$ �����

���� ����������" �,���"������ ��� ���� �����"� � ���

����"�� � ��� ��"�*�� �� ��� ��"� � ��� "�������� ���� � ���

����������$

�" !���� 0 "���"� ����� ��� ������ ��� ���� ����� ��

��" ��"� ��* ���� ��� ;�"� �������� 9< H10: ���"�* � ��*�� ��

��� ���� ��� ������ � ��� "��������"� ����� "��������"

��*� �"�� ��� "���* �������� ��* ���� ���*�* �*��"$

!��" ���� �" ����"� ���"��,���� � "��������" ���"�

������� *���"��" �.���* ����� 022 ��$ O���,��� � "���������" ���� ��� ������� ��� ���" ��� ���� � ���*�� ���

�����" �����" ��� ���;�� ����������� �" "��� � ���$ H$

!�� ��*�� ������ ��" ���"���* �� �� ����* AE02 ��$

!)-) ������ ������� 2� � ������ ������ ������ ��

��2������

>� ����� ���� ���"�" �����*�� ��� �"� � � "�������

���*� �� ����,� ����������* "��������" ��� ��� "�����

���� �" ��� ��""������� � ���*���*���* *�����* �� ���

�������$ O���,��� �.������� � ���" ��" �������*��

"��� � ��)�� "��" � "��� *����"$ ���� ��������*

������ �" ��"��,�* �� ��� �*�� � ��� "�������� ����� ���

!���� 0

���� � ,����� �������� ���� �* ��� ��"/�������� ��� � ���� "�������

������ <������� ��"/��������

��� 9��:

� 9�: �*��

0 % 6 CD �

6 % 1 6D �

B � 1 61 ��"

C � 6 C1 ��"

� <������� � �" < H10� �������� % �" <!Q ���� < D2G$� ���"���* ���� ���� ��� ,����� ����� �������� �* ��"/��������

���$

���$ H$ 9�: ��� � ��"������"� "����� ���� ���*�* ������"� ����������*

���� <!Q ���� < D2G ��������7 9�: ��� � � "������ "����� ����������*

���� < H10 ��������$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 061

Page 7: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

���*� �" ����*���*� ��� ��� �,����� �*���"�*� � ��� "�����

����" ������" *��������$ >� ��""���� ���"� �" ���� ����� �"

� �������� ��*�� ������ ��� ������� �* ��� "������

���"� ��� ���*� ���" ��� �" � ��*��� ��"��� ��� �������

���� ��� ��� "����� ������ ��� "�,���� �� ��*"$

������������ ��� ���*� �������� "����"�" ���� ��� "����

�*�� � ��� ���*� *��" �� �,� ���� ��� ������ ���� ���

������ "����� � ��� ������� 9����� ��� ��� �*�� � ���

"�������� ����� ��� ���*� �" ;�"� ����*���*:$ !��" �" �����

"�����* � ���$ G9�:$

%�� ����� �" ������ )�"��;����� �� �"�� � ���*� ��

����,� ����������* "��������" ��� ��� "�����$ �" ��"

"��� � ���$ 1� ��� ����" � ��� ����������* "��������" ��*

�� "����* ��� � ��� "��"�����$ !��"� � ��� MM��"�*��NN �� ���

��"� � ��� "��������" ����* �� ����,�*� ��� ��"�����

"��������" ����* ��,� ����,������� ����"� ����� �" ��� �*���$

<� ��" ��* ���� ��� �����"" � ����,�� ��� ����������*

"��������" ��� ��� "����� "��"����� ���� � ���*� ��"�

�����,��� ����,�* ��� ��"�*�� �" ����$ < ���� ��� ���*�

"�,��" ��� ��� ��"�*�� �* ��"��" �� �*�� ��� "��������� �"

"��� � ���$ G9�:$ ���� ��� ��"�*�� �" �� ����������

��*�* �� ��� ��� "�������� �� ���" ����� �� ������ ���"

� ���� ������"�" �� �" ��"��� ����,�* ���"������$ !��"�

���������������* "��������" �.����� ���� ���� ,�������

����" ��� ���� ��,� ��� ����,�* ��� ��� "��"������

�����"� ��� MM��"�*��NN �� ��� ��"� �" �"����� ��"� ����,�*$

���$ G9�: "���" � ����� ��"��� "������ ���� ��" ���

����,�* ��� ��� "��"����� �* ��������*$

���$ G$ 9�: ��������� � ���*� �* ����������* "��������7 9�: ��� � �*���"����� � � ��������* ��"��� "������ "����� ��"�*�� ���� �" ��"��* � �� ���

���*�7 9�: ��� � ��������* ��"��� "�����$ ��� ���� ��*��" � 9�:E9�: ��� 022 ��$

06H () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 8: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

!)�) 3����� � ���4���

������ �������� ��"�*������ � ��� *�"�� �* �����

����� � ��� ���� �"�� ������������������ �" ���

"���/��� � ��� ����������� ������� �" �� �" ��������*$

(�� ��������� ��� "��������" �� ����� ��"��� �* ��"��

���* �����+�� ?B�C@ ��� ���"��� � ��� ���* �*F��

"��"����� *���� ������"�" ��"����" ��� ������� "���/����

���*�� �� ���� ������ "���""�" 9�* ���"� ����"���� ����/�

��: �* ����� ���"���* ��� *�"���$ >� �*,����� �

�"�� ������������������ ������* �� ����,�� ��� ���

"����� "��"����� �" ���� ��� ������� ����" ��� �� ����

"�����* *���� ������"�"� ���"� ���� ��,� ����� ������

"���""�" �* ���� ���"� ��"" ��/��� �� ����/� �* ��� *�"��$

!��" "���/��� �" � �������� ��������� � *�,��� *�"��$

���$ A �" � "�������� � ��� ��"� "��������" �"�* �� +�����

��� *���"���� �����$ ���� ��"� "�������� ��"�"��* � ���

"+����" ������* *��������� ���� ��� "�*� � ���� "+����

���� 622 �� ��� � ��� ������������� ��"/$ !�� "+����"

���� ��������* � � �.�"��� ������� ������ "� ���� ���

����� "�������� ������� ��� "+����" ��" ������* �� "���/

�������$

���� *���"�� 9�E&: �� ���� � ��� ����� ��"� "��������"

��" ���"���* ����� ����" �"�� � ���������* "���� �*�� �

������� �����"���� ���� � 62� ����;�����$ !��" ������

*��� ��" *�� ���� ������������������� ��� ���� ���""�

��/��� ��� ���� ���� ������"�"$ ���$ D9�: "���" �������

��"���" �� "��� � ��"� "��������$ !��" ;���� ��"� "���" ����

��� "���/��� �" ����� � ��� *�������"� "��� �E& "���/

������� ��� "��� �����$

���� ���"���� ���� *���"�� � ���� ��"� "�����

���� ����� ����" ���� ���� "���� � ��� �����""� �,�����

"���/���" ���� ���������*$ %� �,������ ��� "���/���" �

�E& �� ���� ���/��� ��� �,����� "���/��� � ���� ��"�

"�������� ��" ���������*$ !��� �� ������ �,������ ���

"���/���" �,�� ��� ��� ��"� "��������"� ��� �,����� "���/�

��� *���� ��� ��� ��������� �����"" ��" ������*$ !��

;�� ��"���" "��� ���� ��� �,����� ����� "���/��� 9�����

��,� �� ��� "��� � ��� "�������� ����*������ ���� �����

���������: �" 0L ���� ���""��/��� �* BC$0L ����

������"�"$

!�� *���"���� ����� ��� ������"�" �"� ���������

"���;��� �* ��" �� �� �������* �� *���� ����

*�"��� ��*���� �* ���/����$ ���$ D9�: "���" ��� *���

����� "��� ����� ���� ������"�" � � ��� ����� �����"�

��� �������� ����� ���� �� *�"��""�* ����� � ���" �����$

������ �.����� �" ��� �������"����� �������� ��"� *�"��""�*

� ���" ������ ����� ��"�"�" � � ��� ���� �����* � �

�����,�� "��"�����$ !�� "�������� "���/��� ��* �� �� ��/�

��� ������ ��� *�"���� ��� "��"����� ��"/ "� ���� ���

��* ��*" � ��� "��"����� ����* ��� �� ���� ��� ��*��

"���" � ��� ��� �������$

!)!) 1������

� ����* �""�� � ��� ���� ��������� �" ��� ������� �

��� "��������" ������� ������"�"$ !��" ������� ��" ���

��"��,�* ��+������ �* ��" �� ��� ��� +����;�*$ ���$ 02

"���" � �.����� � � �����* "��������$

!�� ���"� � ��� ������� �" �� ���� �*��"���* ��

���"��$ <� ����* �� ���������* �� "�,���� �����" �� �������

���" � �����"� "��� �" ��,� ������������� 9"��� -#

�.��"��� �����" ��� ��� ��� "����� � ��� ������� �*

������*" *�����*:� ������� ��"������ � ��"�� "������

������� ��� ������������� "���� �� ��,� ��" *��"��

*���� ������"�"$ <� ��" ��* ���� ��� ������� ����* ��

����"� ���������� ��������* �� ����������� ��� �*���

"�*� � ��� "��������" 9���� ���� ��* ��� ����,�* ��� ���

"����� "��"�����: ���� � ����� � ���"����� ���"" � ��� �

���� ����� �" � ������� �* �� ������ � ������ � ��� �

��� "��������" *���� ������"�" 9"��� �" � ����� � ������ ��

��������:$ ��"�� ���������� � ���""��� *���� ������"�"

"����* �� ����$

!��" �����"��� ������� ��� ��"� �� �*,�������"

� ������ ����������" ����� ����"���""�* ���� "��������"

����* �� �"�*$ � �.����� ����* �� � ��������� �����

������ ���*�" ��� ��� �� �"� � ����� ����� ��������

"�"���"$ O���,��� � ������ ��� ������� �" �*�"������

�����"� �� ���*" �� *�;����� � ���/���� �* �������

��� �������"$

� ���� ���� � ����

8����������������� � ����"������ ������"�� ��" "���

��""���� �"�* �� �������� ����� ����" � ���� *�,���"5 9�:

�������"����� ��������� 9�: ���""��� "�"�� ������� �* 9�:

�����"��� �������$���$ A$ ��������� � ��"� "��������" �"�* �� ���"��� "���/���$ �����

*���"��" �E& ��� 622 ��$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 06G

Page 9: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

+)/) 5������� ����� ������������ �������

���$ 00 "���" � "�������� � ��� ,������� ��"�� ��������

"����� ��������$ !��" �"� �� ��� /����*��� ��� ;�"� ����

�������� ��������* ��� ��������*���,�* �������"� �*���

��"� �� ��� ;�"� ,������� ������� �������"����� ��������$ !��"

*�,��� ��" ��� ��"��* �� ���� �����������$ !�� ��������

��"�"�" � � ����4�.���* ��� "�������� ���� �" �����*

��� � "��"����� ������� ����� ��*" �* �����$

���"�� ��� ��� ����4�.���* "�������� ��" ��������*

�"�� ������������������ � � "����� ����$ !�� �������

"��������" ���� ��� ����,�* ��� ��� ����� ���""��/�*

�*�� �"�"����� ���""���� �* ��������* �� ��� ��� "�����

����" 9"�� ���$ 029�::$ !��� � 0122 �R ����/ ����� � ���* ��"

�,�������* � �� "�*� � ��� "��������"� ���� � C22 �R ����/

������� �*��"�� ����� �*������$ !��" ���* ����� ����

,�*�* ���������� ������� �� ��� ��� "�������� �" ���� �" �

�������� "����� �� "��*�� �� ����� 4������� ��*��$

� ������������ �,������� 0 ��� 0 �$ ������ "��"�����

���� ���* ����� ��" ��������������������� �������* �*

�����* �� ���*��� ��� *�"���* �������*�"� ������ �* ��*"

�� �������*�� �* 4������� ��*��$ !��� � ��"/��

����� � �������"�"� ��" ������* �� ��� "��"����� �* ����

����* �� �.��"� ��� ��*�� ��*"$ �,�������� � � B ������/ ����� � <*��� "��*�� �* �������"�"� ����� ����

�"�* �� *���"�� "��*�� � ��� ��� ��*�� ��*"$ !��

"��"����� ��" ��� *���* ��� "������ ��*���"� ���� �

����� ��* �����,�� "���" �� ��� ��� �������� "��������"$

���$ D$ 9�: =���� � "���/��� ��"���" �� �� � ��� ��"� "��������"$ !�� ����� ���" ��� ��� �$&$ �� ���� *���"�� �����"���*$ 9�: 8��������� � �

���""��/�* �����"��� ������� 9���: ��"�*� � ��������* �����"��� ������� 9�����:� "����� ��� ��*����� � "��� � ��������* "�����"$ !�� ��������*

�����"��� ������� ���"���" B��� 6 ��$

06A () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 10: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

!�� ��� "��������"� ���*������* "�*� *��� ���� ��*�* ��

��� "��"����� �"�� ������������""�� 4������� ��*�� "�

���� ���� �������� ����� ��" "�"��*�* B �� ���,� ���

�**��"" �������*�$ ��������" � 6� 6 �����" ���� �""�����*

� ���" ���$ ���� ��*��� ���� "��"����� ��" �������*�*

�� � *��������� ������� ���/���� ����� ��" ��� ������*

��� � ����*����* ���� �.����� ���*" �� � *� ����� "�����$

#�����" ,������ ��,��" ���� ������* �� ��� *�,���� �* � �����

��"������ ��"�� ������������� �����"���� ��" �"�* ��

���"��� ��� *�4����� � ��� ��� �����$ ���$ 06 "���"

��� �""�����* *�,���"$

���$ 0B "���" ��� �.��������� ��"���" ��� "����� *�4���

��� ��"���$ �� � ��� ����/�"" � C2 ��� "�"��*�* B �����,� ��� �**��"" �������*�� ��� �������� *�4���" �����

BG2 � � ��"��"� �� 622 #$ � "����� ��������� ��*��

��" �"�* �� ���*��� ��� *�4����� � ��� ��� ����� ��� �

������* *� ,������$ !�� �������� �� �� �����.�����* �" �

�������� ����� ���������� ���"� ��� ������* �������"����� ����

�� �� �����.�����* �" ?G@

6� � �2�6

6$ 90:

����� $ �" ��� ���� � ��� ��� ������ �2 ��� �������,��� ���� "����� �* ��� �������� ���* ������ ��� ��� �����" � �"

��,� ��

� � 5

72 � �96:

����� 72 �" ��� ������ ��� ������ ��� ��� ����� �* ���

�**��"" �������*�� 5 ��� ������* ,������� �* � �" ���

*������� � ��� ��� �����$ ���"������� 96: ��� 90:� ���

���

6� � �26

5

72 � �

� �6

$ 9B:

���$ 02$ 9�: ��� �������"����� �������� "��������� ����� *���"�� �"

C2 ��� C2 ��7 9�: "������ ��� �����* "��������$

���$ 00$ ��������� � ��� �������"����� ��������$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 06D

Page 11: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

(�� ��� ��� ����� *�4���" *�� �� ��� ������* ��������

"����� ����� ��� "�������� 4�.���" ��*� ���"� �� �+�����

����� 6� �" ������* �� � ��������� "���� ���� � ���

4�.���"$ !�� ��"����� ���� � ���� 4�.��� �" ��,� �� ?A@5

6� � B�8�

(B9C:

����� � �" ��� ����N" ��*���" � ��� ����� �" 012 =8�

�" ���"���* �"�� ������*������ �����+��"� � ���

*������� � ��� ��.��� ��� 9����� �" �����.������� �+���

�� ��� *������� � ��� �����:� ( ��� ����� � ��� ��.���� �*

8 �" ��� ����� � ������ � ��� ��.���$ ��� 9 ��.���"�

������� 6� �* 6� ��,�" ��� ������� �+�����5

�26

5

72 � �

� �6

$ � 9B�8�

(B91:

���� ��� *������� � �" "���� �������* �� ��� ������ ��� 72�

�� �����.����� 972 � �: �" 72 "� �" �� "������ ��� ���������

�.���""��$ !��� "��,�� �� � � ����" � 5 ��,�"

� � �26

56

726$(B

B9�89H:

!��"� ���" �+����� ��,�" � �����.������ � ��� *�4���

��� � ��� ��� ����� � ��"��"� �� � ������* *� ,������$

#�����" ,������ ��,��" ���� ������* �� ��� ��������� �* 02

���"������" �*�� ��� ��"�� ������������� �����"����

���� ��/� �� ���� ,������ ��,��$ !�� �.��������� ��"���"

��� ������* �������� ���� ��� ��������� �����.������ �

���$ 0B$

!���� ��� �� ���"� ��� �������� ����������" �� ���"

*�,���$ ���� ��� �*��� �* ���* �"�* �� ��*�� �*

������������ ��"�����,��� ����* �� "��,�,� �.����� ����

��������"� ���" �������� �" �" ����* �� �"��� � ��������

���" � ����� ��� ����������������" ���� ��������* �����

��� ��� $ >� �.����� ����* �� �" � ����� ������ ��

���������� ��"�� "�"���" ����� ����"����� "������

�����������* ������" ��,� ����* ?D@� ���,�*�* ���� �

"������� ����� "��� �" ������� �" ������* �� ��� ���

����� � ��*�� �� ��/� ��� "����� ���� ��4����,�$ ������

�������� ���������� �� ���" *�,��� �" �" � ��"���* ��

���"���� �������� ���������" � ��� $ (� ��,� �"�* ���

,�������*�4����� *��� �� �.����� ��� ,���� � ����N"

��*���" �� ��� � �* ��� ��"��� � 012 =8� �����"

���"��� ���� ���� ������* "��������� �"�� �*������

�����+��"$

���$ 06$ 9�: ����� ��������� �������� �""�����* � � ������ "��"�����7

9�: 6� 6 ����� ����� �������*��7 9�: ���/���* *�,���"$

���$ 0B$ �������� �.��������� *��� �* ��*��$ ���� *��� ���� �" ���

�,����� � 02 ���"������"$

0B2 () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 12: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

+)-) 3������� ����� ���2����

���$ 0C "���" � "�������� �* ��������� �������� �� �

��� ���""��� "�"��$ <� �" � *������������* ��� "���������

��"�"��� � � ������� ���� � "������ ����� �*������$

!��" "�������� ��� ��� �� �����* ��� � "��"������ �*� �

��� ����������� ����������� �" *��� ��� ������� *�4���

��� � ��"��"� �� ������* ���""��� ��� �� ���"���*

��������,���$

���$ 019�: "���" ��� ��������* ���""��� "�"�� "���������

������� ��� "��"������ �* ��" ��"��"� �� ��������� ���*�

��$ !�� "�������� ��" ��������* ��"�*� *��$ ���"�� ���

������� ��" ��������* �� ���������������� � 12 ������/ ������� ����� � � ��� "����;���� "��"�����$ !��"

MM�������NN �" ����/ �������* �� ��,������ "�����

���""��� "�"��"� ����� �"� ������� ����/�""�" � ���

��*�� � � �� �����"$ %� �����"�� ��� "�� "���* � ���

��+��* ������"��� �� �" ��""���� �� ����� ������� �����" �"

��� �" 1 ��7 ����,��� �����"� ��� ������� "��������" ���

��������* �*���*�� � � "��"������ ������� ������"�"

���� ��"� �� ��*��* ������� �* �*�,�*������ ���"�

������ *���"��" ��� ���""��� � ��*�� �� �"��� ����

��� ��� *�,���" ��� ����"� ����� �� ����"��* �����

���/ �* �����$ %����"� ��� ������� ����/�"" ��* �� ��

�����"�*� ��� *������� ��" ��"� �����"�* � ��*�� ��

*�����"� ��� ������� "���""$ !�� "������ ����� ��"

��������* "��������� �� ������������������ � � "�����

����$ !�� "������ ����� ��" ��� ����,�* ��� ��� "�����

�* ��*�* �� ��� ������� �"�� ��� ������� ��*��

�����+�� ?B@$ �������� � ����* ������������� "��� �� ����

��� ��*�� ������ ��� �""�����* "��������" ���� �����"�*

��� ��� ��� "��"����� � ������ ���""��/�* �* �����

����*$ !�� ;�� ���""��� "�"�� "�������� ��" � *������� �

����� A22 ��� ����� ��� ����� ����� � ��� "������ "���������" ����� 6 ��$ !�� ������� ����/�"" ���� ������"�" �"

����� B1 ��$� �������*������ ������ ��" �"�* �� "������� ���"�

*���� ���*��$ !��" �"������ ���������� ���"���" ���

���$ 0C$ 9�: 8������� � �������� � ���""��� "�"��7 9�: "�������� � ��������� ��������$

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 0B0

Page 13: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

��"���� � � "���� ����� 9�02 �� � *�������: ����� ���

���* �" ,����*$ ���$ 019�: "���" ��� ��"��� � *�4�����

��"��� �� �� � ��� ���"*���� ���"$ !�� ����� ��" �����*

� ��� ����� � ��� �������$ !�� *��� ���"��� ������" ���

��*���* ��"��"�� ��� ���*�*�4����� ���,� ���� �������

����� ���� ����� "���"" ���"� �� ��� ����� ��� ���"�* �������

��� ��� ���$ !�� ,���� � ����N" ��*���" �"�* � ��� ��*��

��" 012 =8�� �" ���"���* �"�� �*������ �����+��"$

!�� ������� ��" �����.�����* �" � �������� ����� ����

������* �*��"� "� ���� ��� *�4����� � ��� ������� �" �

����� � � ������* ���������* ���* �" ?02@5

� � 6:6

0H�%

6�6

:6�

:� �6

:6� 0

� �9G:

����� � �" ��� ������� *������� �� � ������ ��*���

*�"���� � ��� ��� ������ : ��� ��*��" � ��� ��������

6 ��� ������* ���������* ���*� �*% �" ��� ��.���� ����*���

��,� ��

% � ��B

06�0� �� 9A:

����� � �" ����N" ��*���" � ��� � � ��� 8��""�" �������* � �" ��� ������� ����/�""$

>�� ��� ���"���� "�������� � ��� ���""��� "�"�� ��" ���

��������*$ ����������� �* ���/���� "���� ��* �� ��

��������"��* � ��*�� �� ����� ���������� "����"$

+)�) ��2����� � ��2��

� ����* ��� *�,��� ���� ��" ��� ��������* �"��

������������������ �" � �����"��� ������� �� �"� �

���� ����� �������� "�"���"$ !�� �����"��� �������

���$ 01$ 9�: ��� � ���""��� ���"*���� ������� "��"������ ��"�*� *��$

!�� ������� �" ����� B1 �� ����/$ 9�: �"���" � ��������� ��"���$

���$ 0H$ 9�: ��������� � �����"��� �������7 9�: ��& ������ �

��������� ��"/7 9�: ��������* �������� ����� �" 6��� B���2�1 �� ����/$

0B6 () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!

Page 14: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

�" � ������������* "�������� ��"�"��� � � 4���� � ����� �

����" ������"�� ��� ������� �* � ��*� �" "��� "������

������� � ���$ 0H9�:$ � ������.�* ��.���� � ��� �*

�.�*���� ���� ���� ��� ���� ����� ������* ������� ��� �����

��� ������� ����� ������ ���� ����� ������� ������ � �

������"� ���� ���� �� ������* �� ��� ������� ����"� �* ;����

��� �����"��� ���*���" ���� �.�� ��� ������� ������� ���

������ ����$

���$ 0H9�: "���" ��� ��������* ������� 9��"� "��

���$ D9�::$ ���"�� ��� 4��� ����� ��" ��������* �� ������

������������� � � "����� ����$ � "���* ����� � �����

��� ��" ��� ������* �* �������* �"�� ��� ��"/ "��� �

���$ 0H9�:$ !��" ������* � MM"��""�����NN ��;������� �� ���

������� ����"� ����� �����"�" ��� "����� ���� �� ���������

�����"��� �������" �* ������� ��������$ !�� *������

������* "�������� ��" ��� ����,�* ��� ��� "����� "���

"�����$ !�� ��* ��" ��������* "��������� ��"� �"�� ������

�������������� �* ��� �� ��*�* �� ��� ������� �"�� ���

������� ��*�� �����*$

�����"��� ��"�" ���� ��,� ��� �������* � ���

"�����" �"�� � ������ "������������� ������E��� 4���

�*����� ���� ��� "�����" �� "��,�,� �����������"

�.���*�� 0122��$

! ��""��� �� ����������

8����������������� � � ����"������ ������"�� �" "���

�� �� � ,��"����� �* "������������* �����* �� ���������

��� ����$ �**���� � � ����� �������� �� ��� ������"��

��*��" �� -#�"�"���,� "� ���� ������������������� �������

�� � ��� ����������� ������� ��� �� ��������"��*$

��������� *�;���� �� �� ,����* �� ,����� ��� �����

�������� �" ���� �" ��� ��"/�������� *�"����$ ���,��

� ��� ����������* "��������" ��� ��� "��"����� �" ���""���

����� ������"�" �" ��� ������� �*�����" ����� "���/���"

� ����� B2L *���� ������"�"� �* ,�����" "��������" ��

����� "��������" ��� ��� "��"����� ���� *�"��""�*$ ������

���� ������� ��� �� ���,���* �� ����������� ���� "�*�"

� ��� "�������� �* ��������� �*�� ��������� ��"�����$

!���� *����� ��� ���� *�,���" ���� ��������* �"��

������������������ �" ���� �" ����� �����"� *�,�����*

��������� �* �""����� �����+��"5 � ,������� ��"�� �����

���"����� ��������� � ���""��� "�"�� �������� �* � ����

��"��� �������$

��#��$�� %�"����

!��" ���/ �" "�������* �� ��� &��"� �*,���*

�"����� 8��)���" ����� 9&� 8�: �* -� ��� �����

�*�� ������� �$ �B2H26�DD�6�21CB� �* ������ ������

���*���� 9 ��: =��� �$ &� DGDH022$ ��"�� ���/" ��

&�$ ��*��� ���� �* &�$ ���� ���� 9O���������������

��������" ����������� -�,��"��� � ������*�� %���*��� �>�

-��: �� �""�"���� ���� ���""��/�� �* ������"�"$

&�'�������

?0@ �$ O�� (�� �$�$ S����� �$ ��������� =����� � �������"����

��� ��� ���" � ��>6 �* ��B C �� �8�#&� !�� ����* ����" B11

96222: 0GDE0AB$

?6@ $ ��*��� =$ 8�""��� O$ ������*��� $'$ %���/� �����"�" � *�"�

"��������"�* �������" �� ���������������� ����� B11 90DD6: G0CE

G0H$

?B@ �$ �� ($ S���� #$�$ %������ �$�$ &�� $ �)� &�,������� �

�)�������� ��������*���,�* �������" �� ���������������� �����

�5 8�����*��" � ��� 0B�� ���� <��������� ������� �

���������������������� ��"���" 9����:� ������/�� '���� 6BE6G

'����� 6222� ��$ H0DEH6B$

?C@ �$�$ ����� ($ S���� #$�$ %������ �$ �� �$�$ &�� $ �)�

���������� � ��� ������� ���� �"�� �)������� �������

������"�� �����+��� ��"$ ��������" ��AD 90F6: 96220: HCEG2$

?1@ �$8$ 8����" 9�*$:� �*����� �����5 ������ �* !���������

8���� 8��""� �� ���/� 0DD6$

?H@ 3$ </���� 3$ O���������� ��� ������*���"���� ��������������

�"�� "����� ����������� �* ����� ���*��� �5 8�����*��" � ���

<��� <��������� ������� � ���������������������� ��"���"

9����:� ���� ���*��*���� ��� -��� 0DDB� ��$ C6ECG$

?G@ 8$ ������� &$ $ ���"�� �$ ������� �������������� ����*" �*

(�,�"� B�* �*����� ������� �� ���/� 0DAA$

?A@ 3$3$ ���,�"� ������" �* ������� � ��������"� 6* �*�����

8�������O���� '� 0DAG$

?D@ &$�$ %��"� #$�$ %������ >������ �������*���* *����� ��

���������������������� ������"� ��"$ ��������" � G2 90DDD: HE0C$

?02@ ($ ������ 9�*$:� O�*���/ � �������� �������"� 0"� �*�����

��=����O���� �� ���/� 0DH6$

(��%���)���

(� $��� (��& �����,�* ��� %� �* �� *�����" � ��������� ��������

��� ��� -�,��"��� � ������*� �� %���*�� � 0DDA �* 6222� ��"�����,���$

��� �" �������� � *������� ��"����� �""�"��� � ��� &�������� �

��������� �������� �� ��� -�,��"��� � ������*�� ����� ��

�*,���* ���������� �* 8��/���� � �������,�� >������ �*

&������ ���������" 9���8��*�:$ O�� ��"����� �����"�" ��� � ��� *�"��

�* ���/���� � ���� "�"��"� ���� �� �����*���� ����������"� �*

��� *�,������� � ���� �� ���������������� �,������"$

;����� (�� �����,�* ��� %� �* �� *�����" � ��������" �������� ���

��� ������� '��� !�� -�,��"��� � ���� � 0DD2 �* 0DDB�

��"�����,���$ ��� �" �� � *������� ��"����� �""�"��� � ��� &��������

� ��������� �������� �� ��� -�,��"��� � ������*�� ����� ��

�*,���* ���������� �* 8��/���� � �������,�� >������ �*

&������ ���������" 9���8��*�:$ O�� ��"����� �����"�" ��� � ��� *�"���

��������� �* ��"��� � ���� �� ���������������� �,������"$

:������ (� �����,�* ��" %� �* �� *�����" � ��������" ��������

��� ��� ������� '��� !�� -�,��"��� � ���� � 0DDB �* 0DDH�

��"�����,��� �* �����,�* ������ �� *����� � ��������� ��������

��� ��� -�,��"��� � ������*� �� %���*�� � 6222$ O�" ��"����� �����"�"

��� � ��� *�"��� ��������� �* ��"��� � ���� �� ����������������

�,������"$

<���� ���� �����,�* ��" %� *����� � ��������� �������� ��� ���

-�,��"��� � ������*� �� %���*�� � 0DDA� ����� �� �" �������� �

���*���� ��"����� �""�"��� � ��� &�������� � ��������� ��������$

O�" ��"����� �����"�" ��� � ��� *�,������� � �������������� ��*��"

�� ��� ������������������ � ����"������ ������"��" �� ��� �������"$

(���� $� �" � �""�"��� ����""�� � �*,���* ��������" 8����""�� �*

����"�" ����� 9��8��: �* &�������� � ���������� ��������" �*

() $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�! 0BB

Page 15: Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer

����"���� �������� 9����: �� ��� -�,��"��� � ������ �����*�$

8���� �� )���� -��� &�$ � ��" � ��"�*������� ��"����� �""������ ��

-�,��"��� � ������*� �� %���*��$ O�" ��"����� �����"�" ��� � ���

������ ���� � �����""��E"��������E�������� �������"���" � �������

��������"$ ��"� �������� ��" ��"����� �" ���"�* � ��������*���,�*

�������" �* ����� ����������" � ���������������� ����$ &�$ � �" �

������ � ��� �������������� � ��������*���,�* ������� ����$ O�

��" ���� ��� 62 �����" � ��������" "����� �* ��������������

����������"$

5���� �) ���� � �" � �""������ ����""�� � ��������� �������� �*

��� *������� � ��� ���� T& ����������� -�,��"��� � ������*� ��

%���*��$ 8���� �� )���� ��� -�,��"���� �� ��" � �""������ ����""�� �*

��� *������� � ��� ��������������" �"����� ���������� � ���

&�������� � ���������� �* �������� ��������� ��� ����� <"������

� !��������� (������8�����"� ��� ����� %�"�� >��� 9HF0DD6 �� 06F

0DDG:$ 8��$ %�����N" ��"����� ����*�" ����� "����� �������������

�����"�"��"� �������������"� ���� "����""������ ���� ���/�����

��������������"� �* "�����*����� *�,��� ���"��"$ &�$ %����� �����,�*

��� ������� ����*" � ��� ���� � ����5 %�"� 8���� � ��� ���NDA K

<��������� ������� �* �.������� � ��������� ��*���" �* O����

*�"��� 8��/����� 0DDA7 $�$ %�"��� %�"� 8���� ����* �� ��� 0DDH

<��������� ������� � ������������� ������" �* !�� ����"$ &�$

%����� ��" �������* �* ����������* ���� ��� G2 �����" � ��� ����" �

����$ O� �" � ������ � <���� ����� �* �8<�$ O� "��,�" � ���

�.�����,� ��������� �� ���� ���� "���*�,�"��$

������ () ���� �" � �""������ ����""�� � ��������� ��������$ O�

�����,�* ��� 8�& � ��������� �������� � 0DD6 ��� ��� -�,��"���

� (�"�����$ 8���� �� )���� ��� ������ �� ��� -�,��"��� � ������*��

�� ��" � ��"�*������� �������� � � "���* �������" ����� �� ��*��

������ �����������"� �* � *�"�� ������ � � ���"*����" ����� �� ���

%���� ���������� ������� ������$ 8��$ &�N" ��"����� �����"�"

����*� 9�: ��� �������������� ����,��� 9������� �* *��������: �

��������" �* "��������" �� ���������������������� "�"���" ����������"�

9��: ��� ������������" �* ���"��" � �����������" ��*��� ����*��

*����"� �������"���"� �* �����"���"� ���� �����"�" � �������������

"���*"� �* 9���: ��� ����"��� ��������������� � �������� �����"��������$

O�" ��"����� �" ��"�* � � "���� ������� ������ ����������� �*

�.��������� ����"$ 8��$ &� ��" �����"��* �,�� H2 �������" � ������*

)�����" � ���"� "��)���" �* ��" ��� ��� �������� �� �����������

�,�"������� � ����" �* �������" � ���"� ����" ��� ��� &>�� > �

<�!� &� 8�� �* ��*�� ������ �����������"$

= � 1) ����� �" �������� ����""�� � ��������� �������� �*

*������� � ��� ����� �� �����"��� �* �,�������� �"����� �� ���

-�,��"��� � ������*� �� %���*��$ O� "��*��* ��������� �������� ��

��� -�,��"��� � ������� 9�����,�* %� *����� 0DHA �* �� *����� �

0DHD: �* �� �����* -�,��"��� 98�& � 0DG1:$ &�$ &���� �" � ������ �

8� !�� ������ ����� Q� 9��"�:� !�� �����"��� <"������� !�� >������

������� � �������� �* � �""������ ����� � !�� ������� <"������ �

���������" �* �"��������"$ O� ��" � 0DAG �������� � ��� ������� �

��������,� ������"N ���� �$ !����� ����* �� �������� �*������"$

��� 02 ����" �� ��" � ������ � ��� �� �����"�� %�� ���� ��� P������

�������� &�"����� �*,�"��� ������� �* ��" ����� �� 0DA1E0DAH$ O�

��" ����� � ��� �<�� 8��������" �* �����"��� !������� ���������

��� 0DAD �� 0DD6 �* �" ���"���� ����� � ��� 8���""���� ������

�*������ ���������$ O� �" ���"���� ����� � ��� ����� � ������*�

O����*��" (�"�� �����""�� �* "��,�* �" ��" ��"� ����� ��� �,�����

0DD6 ������� >������ 0DDB$ O� �" � ����"����* ����""���� ������ � ���

����� � ��������$

:�� � :�> ����� �� )���� �$-$ %���*�� � 0DDH� �� ��* "��,�* � ���

������ � ��������" ������ �* �������� �� ������ -�,��"��� �� 60

����"$ O� �����,�* ��� 8�& � ������* 8��"��" ��� O��,��* -�,��"��� �

0DG2$ O�" ��"����� �" � �����""�� � ���������������� �����"�

�����"���"� �* �������"$ O�" ��"� "������� ����������" ��,� ���

� �*��"��*�� ��� �������" ������ ���������������� �����""�� �*

��������� ����,���$ O� ��" �,�� 622 ����������" � ����� 012 ��� �

������* )�����"� �* ����*� 0C -� 8����"$ O� ��" ��� � =��������

������� � ���.�*�� ,� O�����*� ����� ������"� ����*�� �* �

�������" ������� �� ��" �����" ������ ����������$

0BC () $) (��& �� ��) * #����� ��� $������� $ �+ ,-��-. /-�0/�!