(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)
El micromecanizado volumétrico es un proceso de fabricación sustractiva que crea MEMS Este proceso crea estructuras mediante el grabado selectivo de un sustrato, generalmente una oblea de silicio. Se utilizan técnicas de grabado húmedo o seco para dar forma al material. Es común emplear grabadores anisotrópicos como el hidróxido de potasio (KOH), ya que graban los distintos planos cristalinos del silicio a diferentes velocidades, lo que permite crear ranuras en V y cavidades precisas.
El micromecanizado volumétrico es uno de los métodos más antiguos y consolidados para la creación de MEMS. Como proceso sustractivo, consiste en esculpir las características del dispositivo directamente a partir del volumen de un sustrato, generalmente una oblea de silicio monocristalino. La técnica se basa en gran medida en el grabado, que puede clasificarse en húmedo (químico) o seco (a base de plasma).
Wet etching is the more traditional approach. It can be isotropic, etching at the same rate in all directions, which results in rounded, undercut features. More commonly for MEMS, anisotropic wet etching is used. This method exploits the fact that the etch rate in single-crystal silicon depends on the crystallographic orientation. Etchants like potassium hydroxide (KOH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and ethylenediamine pyrocatechol (EDP) etch the (100) and (110) crystal planes much faster than the (111) planes. By aligning the mask pattern with the crystal axes on a (100)-oriented wafer, this property can be used to create precisely defined structures with angled sidewalls, such as V-grooves for fiber optics or pyramidal pits. The (111) planes act as natural etch-stops, allowing for excellent control over the final geometry. Diaphragms for pressure sensors are a classic application, formed by etching from the backside of a wafer until an etch-stop layer (like a heavily doped boron layer or an electrochemical stop at a p-n junction) is reached.
Dry etching, particularly Deep Reactive-Ion Etching (DRIE), has become a dominant bulk micromachining technique. DRIE allows for the creation of very deep, high-aspect-ratio structures with nearly vertical sidewalls, something not possible with wet etching. The most common method is the ‘Bosch process,’ which alternates between an etching step (using a plasma like SF6) and a passivation step (using a polymerizing gas like C4F8). The passivation layer protects the sidewalls from being etched, forcing the etch to proceed primarily in the vertical direction. This cycle is repeated hundreds or thousands of times to achieve depths of hundreds of microns. DRIE is essential for manufacturing modern high-performance inertial sensors, microfluidic devices, and through-silicon vias (TSVs) for 3D chip stacking.
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Micromecanizado masivo para MEMS
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