Mikrofabriikkaa

Mikrofabriikka on ala, jossa suunnitellaan ja valmistetaan mikrometri- ja nanokokoisia rakenteita sekä järjestelmiä. Keskeisiä sovelluksia ovat integroidut piirit (IC), MEMS-laitteet, fotoniikka sekä biosensorit. Yleisimmät materiaalit ovat pii-substraatit sekä eristemateriaalit kuten SiO2 ja Si3N4, sekä metallikerrokset kuten Al ja Cu.

Prosessit rakentuvat useista vaiheista. Litografia määrittää rakenteiden geometrian valon tai elektronien avulla. Tämän jälkeen kerroksia lisätään pinnoittamalla ja metalloinnilla, ja materiaali voidaan poistaa ei-halutuista alueista syövyttämällä. Tasoitusmenetelmät kuten CMP (kemiallis-mekaaninen tasoitus) tasoittavat pinnat, jolloin seuraavat kerrokset voidaan käsitellä luotettavasti. Lopuksi suoritetaan mittaus, laadunvarmistus ja laitteiden testaaminen sekä pakkaus valmistukseen.

Puhtausympäristö: Mikrofabriikkaa toteutetaan yleensä puhtaistiloissa, joissa ilmanlaatu, hiukkaskontrolli sekä lämpötila ja kosteus ovat tarkasti hallinnassa. Prosessit edellyttävät erikoislaitteita sekä huippuluokan mittaus- ja laadunvalvontajärjestelmiä.

Sovellukset ja kehitys: Ala kattaa integroidut piirit, MEMS-laitteet, optoelektroniikan ja biosensorit. Kehitys suuntautuu 3D-mikrofabriikkaan, nanoimprint-lithographyyn sekä kehittyneisiin litografiatekniikoihin, kuten EUV:iin, uusien materiaalien hyödyntämiseen ja kustannustehokkuuden parantamiseen. Haasteina ovat korkeat investointikustannukset, virhekontrolli ja tuotantoprosessin monimutkaisuus.