Microfabricatie Uitgelegd: Kleinschalige Productie voor Geavanceerde Technologieën

Als je aan productie denkt, verbeeld je je waarschijnlijk autofabrieken die grote kant-en-klaar voertuigen produceren. Hoewel dit zeker een segment van de productie-industrie is, zijn er andere processen die op een veel kleinere schaal worden uitgevoerd. Microfabricatie, bijvoorbeeld, verwijst specifiek naar het proces van het fabriceren van kleine structuren op een micrometer of kleinere schaal. Het wordt gebruikt in een breed scala aan productiesegmenten, waaronder geïntegreerde circuits, halfgeleiders, microfluïdische apparaten, zonnepaneelcellen, flat panel displays, sensoren, brandstofcellen en meer.

Om de grootte van microfabricatie in perspectief te plaatsen: een micrometer is gelijk aan één miljoenste van een meter, of één duizendste van een millimeter. Deze meting wordt veel gebruikt voor golflengtes van infrarood licht, biologische cellen, en productieprocessen met betrekking tot microfabricatie. Vanwege de uitzonderlijk kleine maten, moeten bepaalde high-tech tools worden gebruikt bij het uitvoeren van microfabricatie werk.

Het is belangrijk om te noteren dat microfabricatie een collectieve term is die alle productieprocessen beschrijft die kleine structuren op een micrometer of kleinere schaal omvatten. Andere termen die veel gebruikt worden om deze processen te beschrijven, zijn micromachining, halfgeleiderverwerking, microelektronische fabricatie, etc.

Microfabricatie is een relatief nieuw productieproces dat pas recent is gecreëerd binnen de micro-elektronica-industrie. Bedrijven hebben essentieel traditionele bewerkingsprocessen zoals electro-discharge machining verkleind om microfabricatie te creëren.

Hoe worden micro-apparaten gecreëerd? Het exacte proces varieert afhankelijk van talloze factoren, waaronder het bedrijf dat het produceert, de tools waartoe werknemers toegang hebben, gewenste specificaties en meer. Dat gezegd, wordt een typisch micro-apparaat eerst gecreëerd door een film af te zetten en vervolgens de film te patroneren met diverse micro-kenmerken. Vervolgens kan het bedrijf delen van de bovenlaag van de film wegetsen.

Dunne film speelt een sleutelrol in microfabricatie. Gemicrofabriceerde producten worden typisch gecreëerd met meerdere dunne films. Voor elektronische apparaten kunnen deze films geleidende metalen bevatten die de stroom van elektriciteit toelaten. Optische apparaten kunnen reflecterende of transparante films bevatten voor betere zichtbaarheid en helderheid. En medische apparaten kunnen chemische films hebben om microbiele groei te remmen.

Microfabricatie is geen snelle of eenvoudige procedure. Rapporten tonen aan dat een typische geheugenchip ongeveer 30 lithografie, 10 oxidatie, 20 ets, en 10 doping stappen vereist om te fabriceren. Bedrijven meten vaak de moeilijkheidsgraad van het fabriceren van een product met maskertelling, wat verwijst naar het aantal verschillende patroonlagen in het eindproduct. Als een product 120 verschillende lagen heeft, heeft het ook een maskertelling van 120.