Микрообработка поверхности

При микрообработке поверхности создаются микроструктуры путем осаждения и травления структурных слоев на подложке . ^[1] Это отличается от объемной микрообработки , при которой кремниевой подложки пластина избирательно травится для создания структур.

Слои

Обычно поликремний используется в качестве одного из слоев подложки, а диоксид кремния используется в качестве временного слоя. Жертвенный слой удаляется или вытравливается для создания необходимой пустоты в направлении толщины. Добавленные слои обычно имеют размер от 2 до 5 микрометров. Основным преимуществом этого процесса обработки является возможность создания электронных и механических компонентов (функций) на одной подложке. Поверхностные микрообработанные компоненты меньше по размеру по сравнению с их объемными микрообработанными аналогами.

Поскольку структуры строятся поверх подложки, а не внутри нее, свойства подложки не так важны, как при объемной микрообработке. Дорогие кремниевые пластины можно заменить более дешевыми подложками, такими как стекло или пластик . Размер подложек может быть больше, чем у кремниевой пластины, а микрообработка поверхности используется для производства тонкопленочных транзисторов на стеклянных подложках большой площади для плоских дисплеев. Эту технологию также можно использовать для изготовления тонкопленочных солнечных элементов , которые можно наносить на подложки из стекла, полиэтилентерефталата или других нежестких материалов.

Процесс изготовления

Микрообработка начинается с кремниевой пластины или другой подложки, на которой выращиваются новые слои. Эти слои избирательно травятся методом фотолитографии ; либо влажное травление кислотой , либо сухое травление ионизированным газом (или плазмой ). Сухое травление может сочетать химическое травление с физическим травлением или ионной бомбардировкой. Микрообработка поверхности включает в себя столько слоев, сколько необходимо, с разной маской (создающей разный рисунок) на каждом слое. Современное интегральных схем производство использует этот метод и может использовать до 100 слоев. Микрообработка — более молодая технология, в которой обычно используется не более 5–6 слоев. При микрообработке поверхности используется развитая технология (хотя иногда ее недостаточно для требовательных применений), которую легко воспроизвести для серийного производства.

Жертвенные слои

Жертвенный слой используется для создания сложных компонентов, таких как подвижные детали. Например, подвесную консоль можно построить путем нанесения и структурирования жертвенного слоя, который затем выборочно удаляется в местах, где будущие балки должны быть прикреплены к подложке (т.е. в точках крепления). Затем поверх полимера наносится структурный слой , который структурирует балки. Наконец, жертвенный слой удаляется, чтобы освободить балки, с использованием процесса селективного травления, который не повреждает структурный слой.

Возможны многие комбинации структурных и жертвенных слоев. Выбранная комбинация зависит от процесса. Например, важно, чтобы структурный слой не был поврежден в процессе удаления жертвенного слоя.

Примеры

Микрообработку поверхности можно увидеть в действии в следующих продуктах MEMS (микроэлектромеханики):

Поверхностные микрообработанные акселерометры ^[2]
Гибкая многоканальная 3D- матрица нейронных зондов ^[3]
Наноэлектромеханические реле

См. также

Ссылки

^ Бустильо, Дж. М.; РТ Хоу; Р. С. Мюллер (август 1998 г.). «Поверхностная микрообработка микроэлектромеханических систем». Труды IEEE . 86 (8): 1552–1574. CiteSeerX 10.1.1.120.4059 . дои : 10.1109/5.704260 .
^ Бозер, Бельгия; RT Howe (март 1996 г.). «Поверхностные микромеханические акселерометры». Журнал IEEE твердотельных схем . 31 (3): 366–375. Бибкод : 1996IJSSC..31..366B . дои : 10.1109/4.494198 .
^ Такеучи, Сёдзи; Такафуми Судзуки; Кунихико Мабути; Хироюки Фудзита (октябрь 2003 г.). «Гибкая многоканальная 3D-матрица нейронных зондов». Журнал микромашин и микроинженерии .

[1] Бустильо, Дж. М.; РТ Хоу; Р. С. Мюллер (август 1998 г.). «Поверхностная микрообработка микроэлектромеханических систем». Труды IEEE . 86 (8): 1552–1574. CiteSeerX 10.1.1.120.4059 . дои : 10.1109/5.704260 .

[2] Бозер, Бельгия; RT Howe (март 1996 г.). «Поверхностные микромеханические акселерометры». Журнал IEEE твердотельных схем . 31 (3): 366–375. Бибкод : 1996IJSSC..31..366B . дои : 10.1109/4.494198 .

[3] Такеучи, Сёдзи; Такафуми Судзуки; Кунихико Мабути; Хироюки Фудзита (октябрь 2003 г.). «Гибкая многоканальная 3D-матрица нейронных зондов». Журнал микромашин и микроинженерии .

[1]

[2]

[3]