Tecnologías relacionadas con la fabricación de MEMS
1.1 Tecnología de depósito de capas finas.
Consiste en construir microsistemas mediante sucesivas etapas de deposición y grabado de finas capas superficiales.
a) Método "spin casting", consiste en depositar una solución en el centro de una oblea y al girarla, la mezcla se distribuye por inercia en forma de una capa delgada homogénea.
b) Deposito de capas de material en fase gaseosa.
- PVD ( Physical Vapour Deposition).En estos reactores el material vaporizado es depositado sobre la superficie.
- CVD( Chemical Vapour Deposition). Se basa en procesos convectivos–difusivos de transferencia de masa, con numerosas colisiones intermoleculares y complejos procesos de transferencia de masa y calor. Las técnicas como: intensificado por plasma ó láser asistido por RF para presiones muy bajas o muy bajas, etc. son las mas usadas para depósito de capas en micromecanizado de superficie, ya que aunque resultan mas difíciles de moldear, al trabajar a presiones y temperaturas bajas permiten depositar capas amorfas, policristalinas y epitexiales con alto grado
de pureza y control a bajo coste resultando mas versátiles.
c) Crecimiento epitexial. Permite crear una capa monocristalina sobre un sustrato base, manteniendo la estructura del cristal. Métodos utilizados son los VPE ( vapour physical epitaxy), MBE (molecular beam epitaxy), la tecnología SOI (Si sobre aislante), otra técnica es la oxidación térmica que permite obtener capas finas o gruesas de SiO2 mediante la difusión de oxidante (O seco ó vapor de H2O ) y posterior reacción a temperaturas elevadas.
d) Metalización (plating). Es el depósito de capas de metal, el proceso clásico es la electrolisis. También se pueden depositar los metales sin electrolisis, mediante reducción química controlada de sales minerales por un agente reductor en presencia de un catalizador adecuado.
e) Serigrafía (silk screen printing).Es una técnica muy similar al proceso clásico de serigrafía o impresión de grabados en tinta sobre tejidos, se obtienen capas de 10 a 50 mm de espesor, resolviendo detalles de hasta 90 mm, su ventaja reside en su menor coste.
f) Pulverización de plasma (plasma spraying). Consiste en que mediante un arco eléctrico de alta intensidad o una fuente de radio frecuencia, se ioniza un gas, que se mezcla con el material que se desea recubrir, este método es ampliamente utilizado con toda clase de materiales para recubrir casi cualquier tipo de substrato.
1.2 Tratamiento / Procesado local de superficies.
Son una serie de técnicas que consisten en modificar las propiedades de la superficie, no como las técnicas señaladas anteriormente que se basan en depositar capas sobre un substrato que quedaba inalterado. Uno de los procesos fundamentales en la industria de la microelectrónica es el dopado que permite la creación de semiconductores tipo p o tipo n y se utiliza también para frenar o acelera el ataque químico sobre el Si en procesos de micromecanizado de volumen. Dos técnicas ampliamente utilizadas son las de difusión e implantación iónica, otras técnicas utilizadas son las de aleación superficial o plaqueado similares a las utilizadas en el procesado convencional de superficies pero aplicadas a escala micrometrica.
1.3 Micromecanizado superficial. (surface micromachining)
Esta es una técnica de fabricación aditiva para construir microestructuras sobre la superficie de una oblea o substrato, mediante sucesivos procesos de depósito de capas finas, transmisión de patrones sobre dichas capas (litografía) y ataque selectivo. Son métodos habituales el ataque seco para marcar los patrones deseados sobre el plano XY de las capas depositadas y el ataque húmedo isotrópico para liberar las capas.
1.4 Micromecanizado en volumen. (bulk micromachining) Es una técnica de fabricación substractiva para construir microestructuras por eliminación de material sobrante de un substrato base, mediante el mecanizado de canales y carriles. Un método muy comun es el de fototransmisión del patrón seguido de un ataque químico del substrato.
1.5 Técnicas micrométricas de producción en tres dimensiones.
En la producción de microestructuras tridimensionales de mayor complejidad que las que se pueden obtener con las técnicas anteriores se utilizan otras técnicas donde es eliminado el material de forma directa mediante herramientas de corte ( microtaladros, tornos de diamante, etc.) o mediante un aporte de energía como puede ser el proceso de ablación láser o el EDM (Electrical Discharge Machining),estas técnicas son especialmente útiles en el desarrollo de prototipos y aplicaciones en el rango de micras a milímetros.
· Técnica de "wafer bonding". Es la unión oblea a oblea mediante enlaces hidrogenados y posterior calentamiento a temperaturas de unos 1000 ºC.
· Micromecanizado por ablación láser. Consiste en eliminar material en la mayoría de los metales y cristales por vaporización debida al calor, al incidir un haz de luz láser.
· Micromecanizado por diamante. Se pueden construir superficies muy lisas con geometría de alta precisión, se obtienen profundidades de corte de 1-3 mm, no todos los materiales son procesables por el diamante.
· Microperforado (microdrilling). Se caracteriza por la rotación de precisión del microtaladro y por un ciclo especial de perforado consistente en retirar y reinsertar repetidamente el taladro lo que permite que las astillas generadas salgan gradualmente del agujero.
· Estereolitografía o microfotomoldeado .Consiste en construir la estructura tridimensional endureciendo una resina especial fotosensible de forma incremental.
· Otras técnicas usadas en la realización de mecanizado de microestructuras tridimensionales son: por haz de electrones, por haz enfocado de electrones FIB, por descarga eléctrica EDM, por haz de plasma, etc. La gran mayoría de estas técnicas pueden utilizarse tanto en los procesos de conformado (crear estructuras 3D por técnicas aditivas), cómo en procesos de eliminación de material.
1.6 Técnicas LIGA.( Lithographie Galvanoformung Abformung).
Se trata de una técnica de obtención de microestructuras a partir de moldes creados mediante litografía de rayos X seguida de metalizado o simplemente obtención de las propias microestructuras realizadas por litografía de rayos X con metalizado.
Cesar Augusto Suarez
CI 17394384
CAF
