El micromaquinado de superficies crea microestructuras mediante la deposición y el grabado de capas estructurales sobre un sustrato . [1] Esto es diferente del micromaquinado en masa , en el que una oblea de sustrato de silicio se graba selectivamente para producir estructuras.
Generalmente, se utiliza polisilicio como una de las capas del sustrato, mientras que el dióxido de silicio se utiliza como capa de sacrificio. La capa de sacrificio se elimina o se graba para crear cualquier vacío necesario en la dirección del espesor. Las capas agregadas tienden a variar en tamaño de 2 a 5 micrómetros. La principal ventaja de este proceso de mecanizado es la capacidad de construir componentes electrónicos y mecánicos (funciones) en el mismo sustrato. Los componentes micromaquinados de superficie son más pequeños en comparación con sus contrapartes micromaquinadas en masa.
Como las estructuras se construyen sobre el sustrato y no en su interior, las propiedades del sustrato no son tan importantes como en el micromecanizado en masa. Las costosas obleas de silicio se pueden sustituir por sustratos más económicos, como el vidrio o el plástico . El tamaño de los sustratos puede ser mayor que una oblea de silicio, y el micromecanizado de superficie se utiliza para producir transistores de película fina sobre sustratos de vidrio de gran superficie para pantallas planas. Esta tecnología también se puede utilizar para la fabricación de células solares de película fina , que se pueden depositar sobre vidrio, sustratos de tereftalato de polietileno u otros materiales no rígidos.
El micromecanizado comienza con una oblea de silicio u otro sustrato sobre el que se forman nuevas capas. Estas capas se graban selectivamente mediante fotolitografía ; ya sea un grabado húmedo que implica un ácido o un grabado seco que implica un gas ionizado (o plasma ). El grabado seco puede combinar el grabado químico con el grabado físico o el bombardeo de iones . El micromecanizado de superficies implica tantas capas como sean necesarias con una máscara diferente (que produce un patrón diferente) en cada capa. La fabricación de circuitos integrados modernos utiliza esta técnica y puede utilizar hasta 100 capas. El micromecanizado es una tecnología más reciente y, por lo general, no utiliza más de 5 o 6 capas. El micromecanizado de superficies utiliza tecnología desarrollada (aunque a veces no lo suficiente para aplicaciones exigentes) que es fácilmente repetible para la producción en volumen.
Una capa de sacrificio se utiliza para construir componentes complejos, como piezas móviles. Por ejemplo, se puede construir un voladizo suspendido depositando y estructurando una capa de sacrificio, que luego se retira selectivamente en los lugares donde las futuras vigas deben estar unidas al sustrato (es decir, los puntos de anclaje). Luego se deposita una capa estructural sobre el polímero y se estructura para definir las vigas. Finalmente, se retira la capa de sacrificio para liberar las vigas, utilizando un proceso de grabado selectivo que no daña la capa estructural.
Son posibles muchas combinaciones de capas estructurales y de sacrificio. La combinación elegida depende del proceso. Por ejemplo, es importante que la capa estructural no resulte dañada por el proceso utilizado para eliminar la capa de sacrificio.
El micromecanizado de superficies se puede ver en acción en los siguientes productos MEMS (microelectromecánicos):