Sviluppo di una tecnologia EWOD per la microfluidica digitale

This research was conducted in the "More than Moore" laboratory of Advanced System Technology (AST), which is the research and development department of STMicroelectronics in Agrate Brianza, with the collaboration of PoliFab. Our work focused on the development of an electrowetting on dieletric (EWOD) technology for digital microfluidic. First we examined the physical laws governing the phenomenon and we analyzed its possible applications, then we tested several materials and deposition techniques, in order to optimize the performance of the device based on this technology in terms of actuaction voltage and variation of contact angle of a droplet of water. Silicon oxide, silicon nitride, teflon AF and alumina were tested as dielectric layer. The deposition methods aplliyed were: evaporation, sputtering, ALD and spin coating. Using MatLab, we designed a device wich could demonstrate the feasibility of our studies and which could show the actual use of the tested materials. The device was then realized succesfully using different materials and characterized.

Questo lavoro di tesi svolto nel laboratorio “More than Moore” di Advanced System Technology (AST), sezione di ricerca e sviluppo di STMicroelectronics ad Agrate Brianza con la collaborazione di Polifab si è incentrato sullo sviluppo di una tecnologia electrowetting on dieletric (EWOD) per la microfluidica digitale. Dopo aver esaminato le leggi fisiche che governano il fenomeno, e analizzato le sue possibili applicazioni, sono stati testati diversi materiali e tecniche di deposizione con lo scopo di ottimizzare le prestazioni di un dispositivo basato su questa tecnologia in termini di tensione di attuazione e variazione dell’angolo di contatto ottenibile su di una goccia di acqua. Sono stati testati, per essere impiegati come strato dielettrico: ossido di silicio, nitruro di silicio, teflon AF e allumina. I metodi di deposizione usati sono stati: evaporazione, sputtering, ALD e spin coating. E’ stato poi progettato, mediante simulazioni in matlab un dispositivo che potesse dimostrare la fattibilità di quanto studiato e mostrasse il reale impiego dei materiali testati. Il dispositivo è stato poi realizzato in diversi materiali, attuato con successo, e caratterizzato.