Qu'est-ce que le micro-usinage de surface?
Le micro-usinage de surface est un processus de fabrication utilisé pour développer des circuits intégrés et des capteurs de différents types. Les techniques de micro-usinage de surface permettent d’appliquer jusqu’à près de 100 couches de motifs de circuit sur une puce. En comparaison, seules cinq ou six couches sont possibles avec les processus de micro-usinage standard. Cela permet d'intégrer de nombreuses autres fonctions et composants électroniques dans chaque puce pour les capteurs de mouvement, les accéléromètres qui déploient des airbags en cas de collision, ou pour les gyroscopes de systèmes de navigation. Le micro-usinage de surface utilise des matériaux sélectionnés et des processus de gravure à l'eau et à sec pour former les couches de circuit.
Les composants de circuit fabriqués selon cette méthode étaient initialement utilisés dans des accéléromètres, qui déployaient des sacs gonflables dans des véhicules au moment d’un accident. Les capteurs de surface micro-usinés dans les véhicules assurent également une protection contre les renversements via le contrôle d'inclinaison et sont utilisés dans les systèmes de freinage antiblocage. Ce circuit est également utilisé dans les gyroscopes hautes performances des systèmes de contrôle de guidage et des systèmes de navigation. Comme les circuits produits à l'aide de cette méthode produisent des circuits minuscules et précis, il est possible de combiner plusieurs fonctions sur une même puce pour des utilisations dans la détection de mouvement, la détection de flux et dans certains appareils électroniques grand public. En photographie, lorsque vous filmez avec une caméra vidéo, ces puces stabilisent l’image pendant le mouvement.
Le processus de micro-usinage de surface utilise soit des substrats de puce en silicium cristallin comme base pour la construction de couches, soit peut être démarré sur des substrats de verre ou de plastique moins coûteux. Habituellement, la première couche est en oxyde de silicium, un isolant, qui est gravé à une épaisseur souhaitée. Sur cette couche, une couche de film photosensible est appliquée et une lumière ultraviolette (UV) est appliquée à travers la superposition du motif de circuit. Ensuite, cette plaquette est développée, rincée et cuite pour le processus de gravure suivant. Ce processus est répété plusieurs fois pour appliquer plus de couches, avec un contrôle minutieux et des techniques de gravure précises appliquées à chaque couche, afin de produire la conception de la puce en couches finale.
Le processus réel de gravure de surface par micro-usinage est effectué par un ou plusieurs des procédés d’usinage. La gravure humide consiste à utiliser de l'acide fluorhydrique pour graver les conceptions de circuits sur des couches en découpant des matériaux isolants non protégés. Les zones non gravées de cette couche sont ensuite électrolysées pour isoler la couche de la suivante. La gravure sèche peut être réalisée seule ou en combinaison avec une gravure chimique, en utilisant un gaz ionisé pour bombarder les zones à graver. Les fabricants utilisent la gravure sèche au plasma lorsqu'une grande partie de la couche doit être gravée dans un circuit. De plus, une autre combinaison plasma de chlore et de fluor peut produire des coupures verticales profondes dans les matériaux de masquage de film d’une couche, comme cela est souvent nécessaire lors de la production de puces de capteur de microactuateur.