La technologie de microfabrication orientée vers les MEMS est formée sur la base des circuits intégrés, et il y a successivement l'usinage ultra-précis, la gravure ionique à réaction profonde, la technologie LIGA et quasi-LIGA, la technologie d'assemblage moléculaire, etc. Les moyens de traitement comprennent le faisceau d'électrons, le faisceau d'ions, le faisceau de photons (ultraviolets, rayons X et laser), le faisceau atomique, le faisceau moléculaire, le plasma, les ultrasons, les micro-ondes, la chimie et l'électrochimie, etc.

1.1 Technologie d'usinage ultra-précis

La technologie de l'usinage ultra-précis consiste à utiliser des outils de coupe pour modifier la forme du matériau ou détruire la couche superficielle du matériau, sous la forme de copeaux à enlever pour obtenir la forme souhaitée. Il s'agit notamment des outils de tournage et de fraisage en diamant monocristallin, de la technologie de micro-perçage, de la technologie de micro-perçage hélicoïdal et de la technologie de micro-meulage. L'usinage ultra-précis se caractérise par la capacité à obtenir une forme tridimensionnelle complexe du traitement, a été produit avec succès dans la taille de 10 ~ 100μm de minuscules composants tridimensionnels. Le plus petit diamètre d'arbre est de 10μm.

1.2 Technologie de microfabrication du silicium

Le silicium est le matériau de micro-usinage le plus fondamental et la technologie de microfabrication fait généralement appel à des matériaux en silicium. En tant qu'extension de la technologie de fabrication de circuits intégrés en silicium, la technologie de microfabrication en silicium se réfère principalement à la production de diverses pièces micromécaniques basées sur des matériaux en silicium.

(1) Lithographie de circuits intégrés

Processus de photolithographie de circuits intégrés : le premier substrat (principalement du silicium) subit un traitement d'oxydation pour former un film protecteur de SiO2 ; il est ensuite recouvert de photopolymère sur le film protecteur ; l'utilisation de masques dans l'exposition à la source lumineuse prescrite ; le développement ; la gravure avec l'agent de gravure pour graver le film protecteur de la partie de la fenêtre de l'enlèvement final du photopolymère et l'obtention et le masque sur le graphique des mêmes graphiques microfins.

Les facteurs qui influencent la plus petite dimension des graphiques (résolution) sont : les caractéristiques d'exposition du photopolymère, l'épaisseur et l'uniformité de la couche de film, le faisceau de la source lumineuse sur les caractéristiques d'exposition de la couche de photopolymère (diffraction, diffusion), le processus de développement et de traitement de la gravure, les méthodes d'exposition, etc. La méthode d'exposition comprend trois types d'exposition : par contact, par rapprochement et par projection. L'exposition de contact peut être obtenue moins de μm de précision, mais ne convient pas à la production de masse, parce que le masque dans le processus d'exposition pour supporter la charge mécanique, la surface de contact est facile à rayer par des particules ; proche du type d'exposition, dans le masque et le substrat entre 20 ~ 50 μm d'écart, ce qui réduit l'usure du masque, mais en raison des effets de diffraction, la précision de la limitation des 2 μm ; exposition de projection peut être obtenue environ 0,5 μm de la structure de l'exactitude.

(2) Micro-usinage du corps

Le micro-usinage en volume permet la fabrication de microstructures de silicium en trois dimensions, ce qui permet d'obtenir des pièces micromécaniques à haut rapport d'aspect directement sur des plaquettes de silicium. Les plaquettes de silicium sont prétraitées par une gravure optique, puis le matériau de réserve exposé est enlevé. En utilisant sélectivement une solution de gravure anisotrope sur la résine, il est possible d'obtenir des rainures profondes sur le substrat, et la résine restante peut être utilisée comme masque, la forme finale n'étant déterminée que par l'orientation du réseau du substrat.

Cette technologie permet de réaliser différentes structures telles que des ponts, des poutres et des films.

Les plaquettes fabriquées par micro-usinage en vrac peuvent être reliées par collage ou par d'autres techniques d'interconnexion pour former des structures tridimensionnelles complexes.

L'orientation du réseau de silicium étant constante, cette technique ne permet pas de former des cercles, des trous cylindriques ou des volumes simples. Afin de construire avec précision la plaquette, il est nécessaire de contrôler avec précision le moment où l'on interrompt le processus de gravure.

(3) Micro-usinage de surface

Grâce à la technologie du micro-usinage de surface, il est possible de créer des structures en porte-à-faux ou des films minces qui se détachent de la surface du substrat. Le processus est le suivant :

(i) formation d'une couche dite sacrificielle par photolithographie ; (ii) élimination sélective des matériaux de surface ; (iii) dépôt d'une couche structurelle en polysilicium ; (iv) gravure photolithographique ; et (v) gravure du matériau de la couche sacrificielle afin d'obtenir la microstructure souhaitée.

Pour obtenir des microstructures tridimensionnelles plus complexes, des couches sacrificielles et structurelles peuvent être ajoutées consécutivement à l'aide de techniques appropriées de photolithographie et de gravure, respectivement.

Cette méthode permet de former des microstructures 3D complexes d'une hauteur allant jusqu'à 20 μm, composées de nombreuses couches minces.

(4) Lithographie en tons gris

Afin d'obtenir des microstructures améliorées par photolithographie, une technique connue sous le nom de lithographie en tons gris a été mise au point. La photolithographie en tons de gris utilise un masque photographique spécial à grille, la transparence de ce masque sur la longueur de la direction du changement, le changement peut être continu ou discret, ce qui peut être réalisé en changeant l'épaisseur de la couche de chrome ou dans la couche placée dans un très petit arrangement précis de trous, de sorte que différentes régions de la réserve reçoivent une intensité lumineuse différente, de sorte que le degré de corrosion est également différent, de sorte que vous pouvez obtenir une corrosion spéciale de la structure.

(5) Technologie de décollage

Lorsque le matériau de structure est déposé par pulvérisation cathodique, la couche de réserve est enlevée à l'aide d'une solution de sorte que le matériau de structure déposé sur cette couche est soulevé avec la réserve, d'où le nom de technologie Lift-Off. Cette technique est particulièrement adaptée à la fabrication de métaux difficiles à graver et peut également être utilisée pour fabriquer des condensateurs intégrés. Les métaux sont généralement déposés par dépôt chimique en phase vapeur, principalement le platine, le titane ou l'or.