Microfabricatie

Microfabricatie is een verzamelnaam voor de productie van miniatuurstructuren en -apparaten met functionaliteitsafmetingen in de micrometersnelheid en vaak zelfs onder het micrometergebied. Deze discipline draait om het ontwerpen, fabriceren en assembleren van componenten die op halfgeleidersubstraten zoals silicium of andere wafer-materialen worden gevormd en samengevoegd. Doel is het realiseren van complexe systemen in kleine schaal voor toepassingen in elektronica, MEMS, microfluïdie en optica.

De kern van microfabricatie bestaat uit een getrokken procesketen waarin patronering, materiaalopbouw en materiaalverwijdering centraal staan. Belangrijke methoden zijn lithografie om patronen op te brengen, en vervolgens depositie (zoals chemical vapor deposition, physical vapor deposition of atomic layer deposition) om dunne lagen op te bouwen. Etching verwijdert materiaal uit de patronen; dit kan droog/plasma-etsen of natte chemische etsing zijn. Planarisatie, meestal door chemisch-mechanische polijging, zorgt voor een vlak oppervlak voordat volgende lagen worden aangebracht. Daarnaast zijn processen zoals verpakking, verbinding en het vrijmaken van onderdelen essentieel voor functionaliteit, vooral bij MEMS en microfluïde apparaten. Veel processen vinden plaats in schone ruimten om contaminatie te voorkomen.

Toepassingen van microfabricatie zijn onder meer geïntegreerde schakelingen en MEMS-sensoren (zoals accelerometers en gyroscopen), microfluïdische chips en lab-on-a-chip-toepassingen, alsook microoptische componenten zoals microlenzen en geïntegreerde fotonische structuren. Uitdagingen betreffen defectcontrole, kostenefficiëntie, yield en strikte procescontrole op microniveau. De ontwikkelingen richten zich op 3D-microfabricatie, nano-imprinttechnologie, heterogene integratie en het gebruik van verschillende materiaalsoorten om functies te combineren in compacte, betrouwbare systemen.