microfabricagetechnieken

Microfabricagetechnieken zijn processen om micro- en nanostructuren te ontwerpen en te vervaardigen op een substraat, meestal een siliciumwafer. Ze richten zich op patroonvorming, materiaalafzetting en oppervlaktebewerkingen op schaal van micrometers en kleiner. Deze technieken vormen de kern van apparaten zoals geïntegreerde schakelingen (IC’s), MEMS en sensoren en worden toegepast in elektronica, optica, biomedische systemen en microfluïdica.

De belangrijkste groepen technieken zijn lithografie, etsen, afzetting en lift-off. Lithografie omvat het overbrengen van een patroon op een fotoresist door blootstelling aan licht (fotolithografie) of elektronenstraling (electron-beam lithography); varianten zijn nano-imprint lithografie en EUV-lithografie. Het patroon wordt vervolgens overgebracht in de laag via nat chemisch of droog etsen (bijv. RIE, DRIE). Voor afzetting worden lagen opgebouwd met chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) en atomic layer deposition (ALD). Lift-off biedt een alternatief om metalen of andere lagen te patterneren bovenop resistlagen. Planarisatie (CMP) zorgt voor vlakke oppervlakken tussen lagen.

Gebruikte substraten en materialen omvatten siliciumwafers met oxide- of nitridelagen, glas en polymeren. Typische materiaalcombinaties zijn metalen (Al, Cu, Au), halfgeleiders en polymeren. Fotogevoelige resistlagen worden aangebracht met spin coating, gevolgd door bak- en belichtingsstappen, waarna het patroon bepaalt waar materiaal achterblijft of verdwijnt.

Toepassingen zijn onder meer geïntegreerde schakelingen, MEMS, microfluïdica, biosensoren en fotonische en optische apparaten. Metrologie gebeurt met SEM, AFM, profilometrie en ellipsometrie ter beoordeling van afmetingen, laagdikte en defecten. Uitdagingen omvatten kosten, defecten, contaminatie en limieten in feature size.

Toekomstige ontwikkelingen omvatten nano-imprint lithografie, EUV-lithografie en roll-to-roll verwerking voor flexibele substrates, naast verder onderzoek naar 2D-materialen en biomedische integraties.

---