La microfabricación es el proceso de fabricar estructuras en miniatura de escalas micrométricas y más pequeñas. Históricamente, los primeros procesos de microfabricación se utilizaron para la fabricación de circuitos integrados , también conocida como " fabricación de semiconductores " o "fabricación de dispositivos semiconductores". En las últimas dos décadas , sistemas microelectromecánicos (MEMS), microsistemas (uso europeo), micromáquinas (terminología japonesa) y sus subcampos, microfluidos/lab-on-a-chip, MEMS óptico (también llamado MOEMS), RF MEMS, PowerMEMS, BioMEMS y su extensión a nanoescala (por ejemplo, NEMS, para sistemas nanoelectromecánicos) han reutilizado, adaptado o ampliado métodos de microfabricación. Las pantallas planas y las células solares también utilizan técnicas similares.
La miniaturización de varios dispositivos presenta desafíos en muchas áreas de la ciencia y la ingeniería: física , química , ciencia de los materiales , informática , ingeniería de ultraprecisión, procesos de fabricación y diseño de equipos. También está dando lugar a diversos tipos de investigación interdisciplinaria. [1] Los principales conceptos y principios de la microfabricación son la microlitografía , el dopaje , las películas delgadas , el grabado , la unión y el pulido .
Las tecnologías de microfabricación se originan en la industria de la microelectrónica , y los dispositivos generalmente se fabrican en obleas de silicio , aunque se utilizan vidrio , plástico y muchos otros sustratos . Micromecanizado, procesamiento de semiconductores, fabricación microelectrónica, fabricación de semiconductores, fabricación de MEMS y tecnología de circuitos integrados son términos utilizados en lugar de microfabricación, pero microfabricación es el término general amplio.
Las técnicas de mecanizado tradicionales, como el mecanizado por electrodescarga , el mecanizado por erosión por chispa y la perforación con láser , se han escalado desde el rango de tamaño milimétrico hasta el rango micrométrico, pero no comparten la idea principal de la microfabricación originada en la microelectrónica: replicación y fabricación paralela de cientos o millones de estructuras idénticas. Este paralelismo está presente en varias técnicas de impresión , fundición y moldeo que se han aplicado con éxito en el microrégimen. Por ejemplo, el moldeo por inyección de DVD implica la fabricación de puntos de tamaño submicrométrico en el disco.
La microfabricación es en realidad una colección de tecnologías que se utilizan para fabricar microdispositivos. Algunos de ellos tienen orígenes muy antiguos, no relacionados con la fabricación , como la litografía o el grabado . El pulido se tomó prestado de la fabricación de productos ópticos , y muchas de las técnicas de vacío provienen de la investigación física del siglo XIX . La galvanoplastia también es una técnica del siglo XIX adaptada para producir estructuras a escala micrométrica , al igual que varias técnicas de estampado y estampado .
Para fabricar un microdispositivo, se deben realizar muchos procesos, uno tras otro, muchas veces repetidamente. Estos procesos normalmente incluyen depositar una película , modelar la película con las microcaracterísticas deseadas y eliminar (o grabar ) partes de la película. La metrología de película delgada se usa típicamente durante cada uno de estos pasos de proceso individuales, para garantizar que la estructura de la película tenga las características deseadas en términos de espesor ( t ), índice de refracción ( n ) y coeficiente de extinción ( k ) , para un comportamiento adecuado del dispositivo. Por ejemplo, en la fabricación de chips de memoria hay unos 30 pasos de litografía , 10 de oxidaciónSe realizan pasos, 20 pasos de grabado, 10 pasos de dopaje y muchos otros. La complejidad de los procesos de microfabricación se puede describir por su número de máscaras . Este es el número de capas de patrones diferentes que constituyen el dispositivo final. Los microprocesadores modernos se fabrican con 30 máscaras, mientras que unas pocas máscaras son suficientes para un dispositivo de microfluidos o un diodo láser . La microfabricación se asemeja a la fotografía de exposición múltiple , con muchos patrones alineados entre sí para crear la estructura final.