For many emerging optoelectronic materials, heteroepitaxial growth techniques do not offer the same high material quality afforded by bulk, single-crystal growth. However, the need for optical, electrical, or mechanical isolation at the nanoscale level often necessitates the use of a dissimilar substrate, upon which the active device layer stands. Faraday cage angled-etching (FCAE) obviates the need for these planar, thin-film technologies by enabling in situ device release and isolation through an angled-etching process. By placing a Faraday cage around the sample during inductively coupled plasma reactive ion etching, the etching plasma develops an equipotential at the cage surface, directing ions normal to its face. In this article, the effects that Faraday cage angle, mesh size, and sample placement have on etch angle, uniformity, and mask selectivity are investigated within a silicon etching platform. Simulation results qualitatively confirm experiments and help to clarify the physical mechanisms at work. These results will help guide FCAE process design across a wide range of material platforms.

1.
K. L.
Ekinci
and
M. L.
Roukes
,
Rev. Sci. Instrum.
76
,
061101
(
2005
).
2.
J. D.
Joannopoulos
,
S. G.
Johnson
,
J. N.
Winn
, and
R. D.
Meade
,
Photonic Crystals: Molding the Flow of Light
, 2nd ed. (
Princeton University
,
Princeton, NJ
,
2008
).
3.
M.
Levy
,
R. M.
Osgood
,
R.
Liu
,
L. E.
Cross
,
G. S.
Cargill
,
A.
Kumar
, and
H.
Bakhru
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2293
(
1998
).
4.
T.
Izuhara
,
R. M.
Osgood
,
M.
Levy
,
M. E.
Reeves
,
Y. G.
Wang
,
A. N.
Roy
, and
H.
Bakhru
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
1046
(
2002
).
5.
T.
Izuhara
,
I. L.
Gheorma
,
R. M.
Osgood
,
A. N.
Roy
,
H.
Bakhru
,
Y. M.
Tesfu
, and
M. E.
Reeves
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
616
(
2003
).
6.
M. K.
Zalalutdinov
,
M. P.
Ray
,
D. M.
Photiadis
,
J. T.
Robinson
,
J. W.
Baldwin
,
J. E.
Butler
,
T. I.
Feygelson
,
B. B.
Pate
, and
B. H.
Houston
,
Nano Lett.
11
,
4304
(
2011
).
7.
M.
Liao
,
S.
Hishita
,
E.
Watanabe
,
S.
Koizumi
, and
Y.
Koide
,
Adv. Mater.
22
,
5393
(
2010
).
8.
B. J. M.
Hausmann
 et al.,
Nano Lett.
12
,
1578
(
2012
).
9.
C.
Xiong
,
W. H. P.
Pernice
,
K. K.
Ryu
,
C.
Schuck
,
K. Y.
Fong
,
T.
Palacios
, and
H. X.
Tang
,
Opt. Express
19
,
10462
(
2011
).
10.
T.-J.
Wang
,
C.-H.
Chu
, and
C.-Y.
Lin
,
Opt. Lett.
32
,
2777
(
2007
).
11.
C.
Wang
,
M. J.
Burek
,
Z.
Lin
,
H. A.
Atikian
,
V.
Venkataraman
,
I.-C.
Huang
,
P.
Stark
, and
M.
Lončar
,
Opt. Express
22
,
30924
(
2014
).
12.
P.
Latawiec
,
V.
Venkataraman
,
M. J.
Burek
,
B. J. M.
Hausmann
,
I.
Bulu
, and
M.
Lončar
,
Optica
2
,
924
(
2015
).
13.
R. E.
Lee
,
J. Vac. Sci. Technol., B
16
,
164
(
1979
).
14.
C. C.
Cheng
,
A.
Scherer
, and
E.
Yablonovitch
,
Physica Scrip.
17
,
17
(
1996
).
15.
S.
Takahashi
,
K.
Suzuki
,
M.
Okano
,
M.
Imada
,
T.
Nakamori
,
Y.
Ota
,
K.
Ishizaki
, and
S.
Noda
,
Nat. Mater.
8
,
721
(
2009
).
16.
S. S.
Walavalkar
,
A. P.
Homyk
,
M. D.
Henry
, and
A.
Scherer
,
Nanoscale
5
,
927
(
2013
).
17.
T. M.
Babinec
,
J. T.
Choy
,
K. J. M.
Smith
,
M.
Khan
, and
M.
Loncar
,
J. Vac. Sci. Technol., B
29
,
010601
(
2011
).
18.
I.
Bayn
,
B.
Meyler
,
J.
Salzman
, and
R.
Kalish
,
New J. Phys.
13
,
025018
(
2011
).
19.
T.
Zhong
,
J. M.
Kindem
,
E.
Miyazono
, and
A.
Faraon
,
Nat. Commun.
6
,
8206
(
2015
).
20.
N. C.
MacDonald
,
Microelectron. Eng.
32
,
49
(
1996
).
21.
B.
Khanaliloo
,
M.
Mitchell
,
A. C.
Hryciw
, and
P. E.
Barclay
,
Nano Lett.
15
,
5131
(
2015
).
22.
B.
Khanaliloo
,
H.
Jayakumar
,
A. C.
Hryciw
,
D. P.
Lake
,
H.
Kaviani
, and
P. E.
Barclay
,
Phys. Rev. X
5
,
041051
(
2015
).
23.
G. D.
Boyd
,
L. A.
Coldren
, and
F. G.
Storz
,
Appl. Phys. Lett.
36
,
583
(
1980
).
24.
B.-O.
Cho
,
S.-W.
Hwang
,
J.-H.
Ryu
,
I.-W.
Kim
, and
S.-H.
Moon
,
Electrochem. Solid State
2
,
129
(
1999
).
25.
J.-H.
Ryu
,
B.-O.
Cho
,
S.-W.
Hwang
,
S. H.
Moon
, and
C.-K.
Kim
,
Korean J. Chem. Eng.
20
,
407
(
2003
).
26.
H. E.
Jeong
,
J.-K.
Lee
,
H. N.
Kim
,
S. H.
Moon
, and
K. Y.
Suh
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
106
,
5639
(
2009
).
27.
M. J.
Burek
 et al.,
Nano Lett.
12
,
6084
(
2012
).
28.
I.
Bayn
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
105
,
211101
(
2014
).
29.
M. J.
Burek
 et al.,
Nat. Commun.
5
,
5718
(
2014
).
30.
P.
Latawiec
,
M. J.
Burek
,
V.
Venkataraman
, and
M.
Lončar
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
031103
(
2016
).
31.
B. J. M.
Hausmann
 et al.,
Nano Lett.
13
,
5791
(
2013
).
32.
M. J.
Burek
,
D.
Ramos
,
P.
Patel
,
I. W.
Frank
, and
M.
Lončar
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
131904
(
2013
).
33.
H. A.
Atikian
,
A.
Eftekharian
,
A.
Jafari Salim
,
M. J.
Burek
,
J. T.
Choy
,
A.
Hamed Majedi
, and
M.
Lončar
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
122602
(
2014
).
34.
35.
P. T.
Lin
,
V.
Singh
,
Y.
Cai
,
L. C.
Kimerling
, and
A.
Agarwal
,
Opt. Lett.
38
,
1031
(
2013
).
36.
P. T.
Lin
,
V.
Singh
,
J.
Hu
,
K.
Richardson
,
J. D.
Musgraves
,
I.
Luzinov
,
J.
Hensley
,
L. C.
Kimerling
, and
A.
Agarwal
,
Lab Chip
13
,
2161
(
2013
).
37.
J.
Llobet
,
M.
Sansa
,
M.
Gerbolés
,
N.
Mestres
,
J.
Arbiol
,
X.
Borrisé
, and
F.
Pérez-Murano
,
Nanotechnology
25
,
135302
(
2014
).
39.
Y.-I.
Sohn
and
M.
Lončar
,
60th International Conference on EIPBN
(
2015
).
40.
C.-C.
Hsu
,
M. A.
Nierode
,
J. W.
Coburn
, and
D. B.
Graves
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
3272
(
2006
).
41.
C. S.
Corr
,
E.
Despiau-Pujo
,
P.
Chabert
,
W. G.
Graham
,
F. G.
Marro
, and
D. B.
Graves
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
41
,
185202
(
2008
).
42.
C.-C.
Hsu
,
J.
Hoang
,
V.
Le
, and
J. P.
Chang
,
J. Vac. Sci. Technol., B
26
,
1919
(
2008
).
43.
M. J.
Burek
 et al., e-print arXiv:1512.04166.
44.
K. K.
Kovi
,
R. S.
Balmer
, and
J.
Isberg
,
Diamond Relat. Mater.
58
,
185
(
2015
).
45.
Y.
Yamaguchi
,
S.-W.
Jeon
,
B.-S.
Song
,
Y.
Tanaka
,
T.
Asano
, and
S.
Noda
,
J. Opt. Soc. Am. B
32
,
1792
(
2015
).
You do not currently have access to this content.