Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Поверхностная микромеханическая обработка создает микроструктуры путем нанесения и травления структурных слоев на подложку. Это отличается от объемной микромеханической обработки, в которой кремниевая пластина подложки избирательно травится для создания структур.
Surface micromachining builds microstructures by deposition and etching structural layers over a substrate. This is different from Bulk micromachining, in which a silicon substrate wafer is selectively etched to produce structures.
Слои
Как правило, поликремний используется в качестве одного из слоев подложки, а диоксид кремния – в качестве жертвенного слоя. Жертвенный слой удаляется или травлением создается необходимое пустое пространство по толщине. Добавляемые слои обычно имеют размер от 2 до 5 микрометров. Главное преимущество этого метода обработки – возможность создания электронных и механических компонентов (функций) на одной и той же подложке. Микрокомпоненты, изготовленные поверхностной обработкой, меньше по размеру, чем их аналоги, изготовленные объемной обработкой. Поскольку структуры создаются на поверхности подложки, а не внутри нее, свойства подложки не так важны, как при объемной микрообработке. Дорогие кремниевые пластины можно заменить более дешевыми подложками, такими как стекло или пластик. Размер подложек может быть больше, чем у кремниевых пластин, и поверхностная микрообработка используется для производства тонкопленочных транзисторов на больших стеклянных подложках для плоских дисплеев. Эта технология также может применяться для производства тонкопленочных солнечных элементов, которые могут быть нанесены на стеклянные, полиэтилентерефталатные подложки или другие нежесткие материалы.
Generally, polysilicon is used as one of the substrate layers while silicon dioxide is used as a sacrificial layer. The sacrificial layer is removed or etched out to create any necessary void in the thickness direction. Added layers tend to vary in size from 2 5 micrometres. The main advantage of this machining process is the ability to build electronic and mechanical components (functions) on the same substrate. Surface micro machined components are smaller compared to their bulk micro machined counterparts. As the structures are built on top of the substrate and not inside it, the substrate's properties are not as important as in bulk micro machining. Expensive silicon wafers can be replaced by cheaper substrates, such as glass or plastic. The size of the substrates may be larger than a silicon wafer, and surface micro machining is used to produce thin film transistors on large area glass substrates for flat panel displays. This technology can also be used for the manufacture of thin film solar cells, which can be deposited on glass, polyethylene terepthalate substrates or other non rigid materials.
Производственный процесс
Микрообработка начинается с кремниевой пластины или другой подложки, на которой формируются новые слои. Эти слои избирательно травятся с помощью фотолитографии – либо влажным травлением с использованием кислоты, либо сухим травлением с использованием ионизированного газа (или плазмы). Сухое травление может сочетать химическое травление с физическим травлением или ионной бомбардировкой. Поверхностная микрообработка включает в себя столько слоев, сколько необходимо, с использованием отдельной маски (создающей различный рисунок) для каждого слоя. Современное производство интегральных схем использует эту технологию и может включать до 100 слоев. Микрообработка – более молодая технология и обычно использует не более 5 или 6 слоев. Для поверхностной микрообработки используется хорошо отработанная технология (хотя иногда ее недостаточно для сложных применений), которая легко воспроизводима для массового производства.
Micro machining starts with a silicon wafer or other substrate upon which new layers are grown. These layers are selectively etched by photo lithography; either a wet etch involving an acid, or a dry etch involving an ionized gas (or plasma). Dry etching can combine chemical etching with physical etching or ion bombardment. Surface micro machining involves as many layers as are needed with a different mask (producing a different pattern) on each layer. Modern integrated circuit fabrication uses this technique and can use as many as 100 layers. Micro machining is a younger technology and usually uses no more than 5 or 6 layers. Surface micro machining uses developed technology (although sometimes not enough for demanding applications) which is easily repeatable for volume production.
Жертвенные слои
При создании сложных компонентов, таких как подвижные части, используется жертвенный слой. Например, подвешенный консольный луч можно изготовить путем нанесения и структурирования жертвенного слоя, который затем избирательно удаляется в тех местах, где будущие лучи должны быть прикреплены к подложке (то есть к точкам крепления). После этого на жертвенный слой наносится структурный слой и структурируется для формирования лучей. Наконец, жертвенный слой удаляется для освобождения лучей с помощью селективного травления, которое не повреждает структурный слой. Существует множество возможных комбинаций структурных и жертвенных слоев. Выбор комбинации зависит от технологического процесса. Важно, чтобы структурный слой не повреждался при удалении жертвенного слоя.
A sacrificial layer is used to build complicated components, such as movable parts. For example, a suspended cantilever can be built by depositing and structuring a sacrificial layer, which is then selectively removed at the locations where the future beams must be attached to the substrate (i. e. the anchor points). A structural layer is then deposited on top of the polymer and structured to define the beams. Finally, the sacrificial layer is removed to release the beams, using a selective etch process that does not damage the structural layer. Many combinations of structural and sacrificial layers are possible. The combination chosen depends on the process. For example, it is important for the structural layer not to be damaged by the process used to remove the sacrificial layer.