(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)
A microusinagem em massa é um processo de fabricação subtrativo que cria MEMS Estruturas são obtidas por meio da gravação seletiva em um substrato, geralmente uma lâmina de silício. Utilizam-se técnicas de gravação úmida ou seca para esculpir o material. Agentes de gravação anisotrópicos, como o hidróxido de potássio (KOH), são comuns, pois gravam diferentes planos cristalinos do silício em taxas diferentes, permitindo a criação de sulcos em V e cavidades precisas.
A micromecanização em massa é um dos métodos mais antigos e consolidados para a criação de MEMS. Como um processo subtrativo, envolve a escultura das características do dispositivo diretamente a partir do volume de um substrato, geralmente uma pastilha de silício monocristalino. A técnica depende fortemente da corrosão, que pode ser amplamente categorizada como úmida (química) ou seca (baseada em plasma).
A corrosão úmida é a abordagem mais tradicional. Ela pode ser isotrópica, corroendo na mesma taxa em todas as direções, o que resulta em características arredondadas e com reentrâncias. Mais comumente para MEMS, utiliza-se a corrosão úmida anisotrópica. Este método explora o fato de que a taxa de corrosão no silício monocristalino depende da orientação cristalográfica. Agentes de corrosão como hidróxido de potássio (KOH), hidróxido de tetrametilamônio (TMAH) e pirocatecol de etilenodiamina (EDP) corroem os planos cristalinos (100) e (110) muito mais rapidamente do que os planos (111). Alinhando o padrão da máscara com os eixos cristalinos em um wafer orientado em (100), essa propriedade pode ser usada para criar estruturas precisamente definidas com paredes laterais angulares, como ranhuras em V para fibras ópticas ou cavidades piramidais. Os planos (111) atuam como batentes de corrosão naturais, permitindo um excelente controle sobre a geometria final. Os diafragmas para sensores de pressão são uma aplicação clássica, formados por corrosão na parte traseira de um wafer até que uma camada de parada de corrosão (como uma camada de boro fortemente dopada ou uma parada eletroquímica em uma junção pn) seja atingida.
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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Usinagem em massa de microescala para MEMS
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