Was ist Oberflächenmikrobearbeitung?
Die Oberflächenmikrobearbeitung ist ein Herstellungsprozess, der zur Entwicklung von integrierten Schaltkreisen und Sensoren verschiedener Art verwendet wird. Die Verwendung von Oberflächenmikrobearbeitungstechniken ermöglicht das Aufbringen von bis zu 100 fein aufgebrachten Schichten von Schaltungsmustern auf einem Chip. Im Vergleich dazu sind mit Standard-Mikrobearbeitungsverfahren nur fünf oder sechs Schichten möglich. Dies ermöglicht die Integration von viel mehr Funktionen und Elektronik in jeden Chip zur Verwendung in Bewegungssensoren, Beschleunigungsmessern, die Airbags bei einem Fahrzeugunfall auslösen, oder zur Verwendung in Navigationssystem-Gyroskopen. Die Oberflächenmikrobearbeitung verwendet ausgewählte Materialien und sowohl Nass- als auch Trockenätzprozesse, um die Schaltungsschichten auszubilden.
Mit dieser Methode hergestellte Schaltungsteile wurden ursprünglich in Beschleunigungsmessern verwendet, die zum Zeitpunkt eines Unfalls Airbags in Fahrzeugen auslösten. Oberflächenmikrobearbeitete Sensoren in Fahrzeugen schützen ebenfalls über eine Neigungssteuerung vor Überschlägen und werden in Antiblockiersystemen eingesetzt. Diese Schaltung wird auch in Hochleistungsgyroskopen in Leitsystemen und Navigationssystemen eingesetzt. Da mit diesem Verfahren hergestellte Schaltkreise winzige und präzise Schaltkreise erzeugen, ist es möglich, mehrere Funktionen auf einem Chip für die Verwendung bei der Bewegungserfassung, der Durchflusserfassung und in einigen Unterhaltungselektroniken zu kombinieren. In der Fotografie sorgen diese Chips beim Filmen mit einer Videokamera für eine Bildstabilisierung während der Bewegung.
Der Oberflächenmikrobearbeitungsprozess verwendet entweder Kristallsiliciumchipsubstrate als Grundlage zum Aufbau von Schichten oder kann auf billigeren Glas- oder Kunststoffsubstraten gestartet werden. Üblicherweise besteht die erste Schicht aus Siliziumoxid, einem Isolator, der auf eine gewünschte Dicke geätzt wird. Über dieser Schicht wird eine lichtempfindliche Filmschicht aufgebracht, und ultraviolettes (UV) Licht wird durch die Überlagerung des Schaltungsmusters aufgebracht. Als nächstes wird dieser Wafer für den folgenden Ätzprozess entwickelt, gespült und gebrannt. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, um mehr Schichten aufzubringen, wobei auf jede Schicht eine sorgfältige Überwachung und genaue Ätztechniken angewendet werden, um das endgültige Chip-Schichtdesign zu erzeugen.
Der eigentliche Oberflächen-Mikrobearbeitungsprozess des Ätzens erfolgt durch einen oder eine Kombination mehrerer Bearbeitungsprozesse. Das Nassätzen erfolgt unter Verwendung von Flusssäure, um Schaltungsdesigns auf Schichten zu ätzen und ungeschützte Isoliermaterialien zu durchtrennen. ungeätzte Bereiche dieser Schicht werden dann elektrolysiert, um die Schicht von der nächsten aufgebrachten zu isolieren. Trockenätzen kann allein oder in Kombination mit chemischem Ätzen unter Verwendung eines ionisierten Gases durchgeführt werden, um die zu ätzenden Bereiche zu beschießen. Hersteller verwenden Trockenplasmaätzen, wenn ein großer Teil der Schicht in einem Schaltungsdesign geätzt werden soll. Zusätzlich kann eine andere Plasmakombination von Chlor mit Fluorgas tiefe vertikale Schnitte durch die Filmmaskierungsmaterialien einer Schicht erzeugen, wie dies häufig bei der Herstellung von Mikroaktorsensorchips erforderlich ist.