Wat is oppervlaktemicromachining?
Micromachining aan het oppervlak is een fabricageproces dat wordt gebruikt om geïntegreerde schakelingen en sensoren van verschillende soorten te ontwikkelen. Met behulp van oppervlaktemicromachineringstechnieken kunnen toepassingen van bijna 100 fijn aangebrachte lagen circuitpatronen op één chip worden toegepast. Ter vergelijking, slechts vijf of zes lagen zijn mogelijk met behulp van standaard microbewerkingsprocessen. Hierdoor kunnen veel meer functies en elektronica in elke chip worden ingebouwd voor gebruik in bewegingssensoren, versnellingsmeters die airbags inzetten bij een voertuigongeval of voor gebruik in gyroscopen van het navigatiesysteem. Oppervlaktemicromachines maken gebruik van geselecteerde materialen en zowel natte als droge etsprocessen om de circuitlagen te vormen.
Circuitonderdelen die met deze methode zijn gemaakt, werden aanvankelijk gebruikt in versnellingsmeters, die airbags in voertuigen gebruikten ten tijde van een ongeval. Micro-bewerkte oppervlakte-sensoren in voertuigen bieden ook bescherming tegen omrollen via kantelbesturing en worden gebruikt in antiblokkeerremsystemen. Dit circuit wordt ook gebruikt in hoogwaardige gyroscopen in besturingssystemen en navigatiesystemen. Aangezien met deze methode geproduceerde schakelingen kleine en precieze schakelingen produceren, is het mogelijk om meerdere functies op één chip te combineren voor gebruik in bewegingsdetectie, stroomdetectie en in sommige consumentenelektronica. In fotografie, tijdens het filmen met een videocamera, geven deze chips beeldstabilisatie tijdens beweging.
Het oppervlaktemicromachineproces maakt gebruik van kristalsiliciumchipsubstraten als basis om lagen op te bouwen, of kan worden gestart op goedkopere glazen of plastic substraten. Gewoonlijk bestaat de eerste laag uit siliciumoxide, een isolator die tot een gewenste dikte wordt geëtst. Over deze laag wordt een fotogevoelige filmlaag aangebracht en ultraviolet (UV) licht wordt aangebracht door de bedekking van het circuitpatroon. Vervolgens wordt deze wafel ontwikkeld, gespoeld en gebakken voor het volgende etsproces. Dit proces wordt meerdere keren herhaald om meer lagen aan te brengen, met zorgvuldige monitoring en precieze etstechnieken die op elke laag worden toegepast, om het uiteindelijke gelaagde chipontwerp te produceren.
Het eigenlijke micromachineproces aan de oppervlakte wordt gedaan door een of een combinatie van verschillende bewerkingsprocessen. Nat etsen wordt gedaan met behulp van waterstoffluoride om circuitontwerpen op lagen uit te etsen, waarbij onbeschermde isolatiematerialen worden doorgesneden; niet-geëtste gebieden van die laag worden vervolgens geëlektrolyseerd om de laag te isoleren van de volgende aangebrachte laag. Droog etsen kan alleen worden gedaan, of in combinatie met chemisch etsen, met behulp van een geïoniseerd gas om de te etsen gebieden te bombarderen. Fabrikanten gebruiken droog plasma-etsen wanneer een groot deel van de laag in een circuitontwerp moet worden geëtst. Bovendien kan een andere plasmacombinatie van chloor met fluorgas diepe verticale sneden produceren door de filmmaskerende materialen van een laag, zoals vaak nodig is bij het produceren van micro-actuator-sensorchips.