Qu'est-ce que la microfabrication?

La microfabrication et le micro-usinage sont des termes décrivant les technologies et les processus utilisés dans la fabrication de structures ou de dispositifs microscopiques. La taille de ces structures peut aller de la largeur d’un cheveu à une taille inférieure à celle d’une cellule humaine. La possibilité de construire des dispositifs aussi petits a entraîné des avancées technologiques dans les domaines de l'informatique, de l'électronique grand public, des technologies de l'énergie verte et de nombreux autres domaines. Les techniques de microfabrication varient considérablement en fonction du dispositif en cours de construction.

Dans le domaine de la microfabrication, les tailles sont mesurées en micromètres. Un micromètre, souvent appelé micron, mesure un millième de millimètre. Il y a 25 400 microns dans un pouce. La nanotechnologie est un domaine similaire, mais elle concerne des composants encore plus petits.

L'utilisation de pièces microfabriquées a été inventée par l'industrie des semi-conducteurs. Les inventions du transistor et du circuit intégré dans les années 1940 et 1950 ont entraîné une tendance à la miniaturisation de l'électronique. Au fur et à mesure de l'amélioration des techniques de microfabrication, des circuits intégrés plus petits et plus complexes ont été construits, permettant la création de micro-puces puissantes.

Un nombre croissant d’industries utilisent la microfabrication. De minuscules machines, appelées systèmes micro-électro-mécaniques, sont présentes dans de nombreux appareils, notamment les téléphones intelligents et les capteurs d’airbag de voiture. Les piles à combustible et les panneaux solaires utilisent également des pièces microfabriquées. Les techniques et technologies de microfabrication ont été utilisées dans des applications de recherche dans des domaines allant de la microbiologie à la physique des particules.

Les techniques utilisées dans un processus de microfabrication dépendent de l'industrie et du résultat souhaité. La plupart des techniques sont des approches descendantes, c'est-à-dire qu'elles commencent par un composant plus grand, tel qu'une tranche de silicium, et en sont retirées jusqu'à la création de la structure finale. Des exemples de techniques descendantes utilisées au niveau microscopique comprennent la coupe, le polissage et la gravure.

La fabrication ascendante dans ce domaine est un domaine largement expérimental. Dans l'approche ascendante, des éléments plus petits tels que des atomes ou des molécules sont utilisés pour créer un système ou un dispositif plus volumineux. Les techniques ascendantes sont utilisées dans des applications visant à imiter des structures ou des fonctions biologiques.

La plupart des techniques utilisées en microfabrication sont empruntées à d'autres disciplines. Les domaines de la photographie, de l'optique et de la physique ont contribué à la microtechnologie. Certaines techniques de fabrication traditionnelles, telles que le moulage par injection, ont été miniaturisées et utilisées en microfabrication.

Quelle que soit la technique utilisée, la fabrication au niveau microscopique présente des défis uniques. La petite taille signifie qu'un seul morceau de poussière peut rendre un appareil inutile. Les laboratoires de microfabrication sont des salles conçues pour contrôler les particules en suspension dans l'air telles que la poussière et les microbes. Les travailleurs doivent porter des vêtements de protection dans ces locaux afin d’empêcher toute contamination des pièces microscopiques créées.