Che cos'è il micromachining di superficie?
La micromachining superficiale è un processo di fabbricazione utilizzato per sviluppare circuiti integrati e sensori di vario tipo. L'uso di tecniche di micromachining superficiale consente di applicare fino a quasi 100 strati di schemi di circuiti finemente applicati su un chip. In confronto, sono possibili solo cinque o sei strati utilizzando processi di micromachining standard. Ciò consente a molte più funzioni ed elettronica di essere incorporate in ciascun chip per l'uso in sensori di movimento, accelerometri che distribuiscono airbag in caso di incidente di un veicolo o per l'uso in giroscopi del sistema di navigazione. La micromachining superficiale utilizza materiali selezionati e processi di incisione sia a umido che a secco per formare gli strati circuitali.
Le parti dei circuiti realizzate con questo metodo sono state inizialmente utilizzate negli accelerometri, che hanno distribuito airbag nei veicoli al momento di un incidente. I sensori di superficie micromacchinati nei veicoli forniscono anche protezione contro i ribaltamenti tramite il controllo dell'inclinazione e vengono utilizzati nei sistemi di frenatura antibloccaggio. Questo circuito è anche utilizzato nei giroscopi ad alte prestazioni nei sistemi di controllo della guida e nei sistemi di navigazione. Poiché i circuiti prodotti utilizzando questo metodo producono circuiti minuscoli e precisi, è possibile combinare più funzioni su un chip per usi nel rilevamento del movimento, nel rilevamento del flusso e in alcuni prodotti elettronici di consumo. In fotografia, quando si riprendono con una videocamera, questi chip offrono stabilizzazione dell'immagine durante i movimenti.
Il processo di micromachining superficiale utilizza substrati di chip di silicio cristallino come base su cui costruire strati o può essere avviato su substrati di vetro o plastica più economici. Di solito, il primo strato è di ossido di silicio, un isolante, che viene attaccato allo spessore desiderato. Su questo strato viene applicato uno strato di pellicola fotosensibile e la luce ultravioletta (UV) viene applicata attraverso la sovrapposizione del modello di circuito. Successivamente, questo wafer viene sviluppato, sciacquato e cotto per il seguente processo di incisione. Questo processo viene ripetuto più volte per applicare più strati, con un attento monitoraggio e precise tecniche di attacco applicate ad ogni strato, per produrre il disegno finale del truciolo a strati.
L'effettivo processo di micromachining superficiale dell'incisione viene eseguito da uno o una combinazione di più processi di lavorazione. L'incisione a umido viene eseguita utilizzando acidi fluoridrici per incidere i disegni dei circuiti su strati, tagliando materiali isolanti non protetti; le aree non incise di quello strato vengono quindi elettrolizzate per isolare lo strato da quello successivo applicato. L'incisione a secco può essere eseguita da sola o in combinazione con l'attacco chimico, usando un gas ionizzato per bombardare le aree da incidere. I produttori utilizzano l'incisione al plasma a secco quando una grande porzione dello strato deve essere incisa in un disegno a circuito. Inoltre, un'altra combinazione di cloro di cloro e gas di fluoro può produrre profondi tagli verticali attraverso i materiali di mascheramento del film di uno strato, come spesso è necessario quando si producono chip per sensori di microattuatori.