Micromecanizado de superficies

El micromecanizado de superficie construye microestructuras mediante la deposición y el grabado de capas estructurales sobre un sustrato . ^{[ 1 ]} Esto es diferente del micromecanizado volumétrico , en el que una oblea de sustrato de silicio se graba selectivamente para producir estructuras.

Capas

Generalmente, el polisilicio se utiliza como una de las capas del sustrato, mientras que el dióxido de silicio se emplea como capa de sacrificio. Esta capa se elimina o se graba para crear cualquier hueco necesario en la dirección del espesor. Las capas añadidas suelen tener un tamaño que oscila entre 2 y 5 micrómetros. La principal ventaja de este proceso de mecanizado reside en la posibilidad de fabricar componentes electrónicos y mecánicos (funciones) sobre el mismo sustrato. Los componentes micromecanizados en superficie son más pequeños que sus homólogos micromecanizados en volumen.

Dado que las estructuras se construyen sobre el sustrato y no en su interior, las propiedades de este no son tan importantes como en el micromecanizado volumétrico. Las costosas obleas de silicio pueden sustituirse por sustratos más económicos, como vidrio o plástico . El tamaño de los sustratos puede ser mayor que el de una oblea de silicio, y el micromecanizado superficial se utiliza para producir transistores de película delgada sobre sustratos de vidrio de gran superficie para pantallas planas. Esta tecnología también puede emplearse para la fabricación de células solares de película delgada , que pueden depositarse sobre vidrio, sustratos de tereftalato de polietileno u otros materiales no rígidos.

Proceso de fabricación

El micromecanizado comienza con una oblea de silicio u otro sustrato sobre el cual se cultivan nuevas capas. Estas capas se graban selectivamente mediante fotolitografía ; ya sea un grabado húmedo con ácido o un grabado seco con gas ionizado (o plasma ). El grabado seco puede combinar el grabado químico con el grabado físico o el bombardeo iónico . El micromecanizado de superficie implica tantas capas como sean necesarias con una máscara diferente (que produce un patrón diferente) en cada capa. La fabricación moderna de circuitos integrados utiliza esta técnica y puede emplear hasta 100 capas. El micromecanizado es una tecnología más reciente y generalmente no utiliza más de 5 o 6 capas. El micromecanizado de superficie utiliza tecnología desarrollada (aunque a veces no lo suficiente para aplicaciones exigentes) que es fácilmente repetible para la producción en volumen.

capas de sacrificio

Se utiliza una capa de sacrificio para construir componentes complejos, como piezas móviles. Por ejemplo, una viga en voladizo suspendida se puede construir depositando y estructurando una capa de sacrificio, que luego se retira selectivamente en los puntos donde las futuras vigas deben fijarse al sustrato (es decir, los puntos de anclaje). Posteriormente, se deposita una capa estructural sobre el polímero y se estructura para definir las vigas. Finalmente, se retira la capa de sacrificio para liberar las vigas mediante un proceso de grabado selectivo que no daña la capa estructural.

Son posibles numerosas combinaciones de capas estructurales y de sacrificio. La combinación elegida depende del proceso. Por ejemplo, es importante que la capa estructural no se dañe durante el proceso de eliminación de la capa de sacrificio.

Ejemplos

El micromecanizado de superficies se puede observar en acción en los siguientes productos MEMS (microelectromecánicos):

Acelerómetros micromecanizados en superficie ^{[ 2 ]}
Matriz de sondas neuronales multicanal flexibles 3D ^{[ 3 ]}
Relés nanoelectromecánicos

Véase también

Referencias

↑ Bustillo, JM; RT Howe; RS Muller (agosto de 1998). "Micromecanizado de superficies para sistemas microelectromecánicos". Actas del IEEE . 86 (8): 1552– 1574. CiteSeerX 10.1.1.120.4059 . doi : 10.1109/5.704260 .
↑ Boser, BE; RT Howe (marzo de 1996). "Acelerómetros micromecanizados en superficie". IEEE Journal of Solid-State Circuits . 31 (3): 366– 375. Bibcode : 1996IJSSC..31..366B . doi : 10.1109/4.494198 .
↑ Takeuchi, Shoji; Takafumi Suzuki; Kunihiko Mabuchi; Hiroyuki Fujita (octubre de 2003). "Matriz de sondas neuronales multicanal flexibles 3D". Revista de micromáquinas y microingeniería .

[1] Bustillo, JM; RT Howe; RS Muller (agosto de 1998). "Micromecanizado de superficies para sistemas microelectromecánicos". Actas del IEEE . 86 (8): 1552– 1574. CiteSeerX 10.1.1.120.4059 . doi : 10.1109/5.704260 .

[2] Boser, BE; RT Howe (marzo de 1996). "Acelerómetros micromecanizados en superficie". IEEE Journal of Solid-State Circuits . 31 (3): 366– 375. Bibcode : 1996IJSSC..31..366B . doi : 10.1109/4.494198 .

[3] Takeuchi, Shoji; Takafumi Suzuki; Kunihiko Mabuchi; Hiroyuki Fujita (octubre de 2003). "Matriz de sondas neuronales multicanal flexibles 3D". Revista de micromáquinas y microingeniería .

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