सतह माइक्रोमशीनिंग

सतह माइक्रोमशीनिंग एक सब्सट्रेट (सामग्री विज्ञान) पर नैनोकणों के जमाव और संरचनात्मक परतों को खोदकर सूक्ष्म संरचनाओं का निर्माण करती है। यह थोक माइक्रोमशीनिंग से अलग है, जिसमें संरचनाओं का निर्माण करने के लिए एक सिलिकॉन सब्सट्रेट वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स) को चुनिंदा रूप से उकेरा जाता है।

परतें

आम तौर पर, पॉलीसिलिकॉन का उपयोग सब्सट्रेट परतों में से एक के रूप में किया जाता है जबकि सिलिकॉन डाइऑक्साइड का उपयोग बलि परत के रूप में किया जाता है। मोटाई की दिशा में कोई आवश्यक शून्य बनाने के लिए बलि की परत को हटा दिया जाता है या खोद दिया जाता है। जोड़ी गई परतें आकार में 2-5 माइक्रोमीटर से भिन्न होती हैं। इस मशीनिंग प्रक्रिया का मुख्य लाभ एक ही सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रॉनिक और मैकेनिकल घटकों (कार्यों) का निर्माण करने की क्षमता है। सतही सूक्ष्म-मशीनीकृत घटक उनके थोक सूक्ष्म-मशीनीकृत समकक्षों की तुलना में छोटे होते हैं।

चूंकि संरचनाएं सब्सट्रेट के ऊपर बनाई जाती हैं, उसके अंदर नहीं, इसलिए सब्सट्रेट के गुण बल्क माइक्रो-मशीनिंग में उतने महत्वपूर्ण नहीं होते हैं। महंगे सिलिकॉन बिस्किट को काँच या प्लास्टिक जैसे सस्ते सबस्ट्रेट्स से बदला जा सकता है। सब्सट्रेट्स का आकार सिलिकॉन वेफर से बड़ा हो सकता है, और सतह माइक्रो-मशीनिंग का उपयोग फ्लैट पैनल डिस्प्ले के लिए बड़े क्षेत्र ग्लास सब्सट्रेट्स पर पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। इस तकनीक का उपयोग पतली फिल्म सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए भी किया जा सकता है, जिन्हें कांच, पॉलीथीन टैरीपिथालेट सब्सट्रेट या अन्य गैर-कठोर सामग्री पर जमा किया जा सकता है।

निर्माण प्रक्रिया

माइक्रो-मशीनिंग एक सिलिकॉन वेफर या अन्य सब्सट्रेट से शुरू होती है जिस पर नई परतें उगाई जाती हैं। इन परतों को तस्वीर-लिथोग्राफी द्वारा चुनिंदा रूप से उकेरा गया है; या तो एक गीली नक़्क़ाशी जिसमें अम्ल शामिल है, या एक सूखी नक़्क़ाशी जिसमें आयनीकृत गैस (या प्लाज़्मा (भौतिकी)) शामिल है। सूखी नक़्क़ाशी रासायनिक नक़्क़ाशी को भौतिक नक़्क़ाशी या आयन बमबारी के साथ जोड़ सकती है। सतह माइक्रो-मशीनिंग में प्रत्येक परत पर एक अलग मास्क (एक अलग पैटर्न का निर्माण) के साथ आवश्यकतानुसार कई परतें शामिल होती हैं। आधुनिक एकीकृत सर्किट सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण इस तकनीक का उपयोग करता है और 100 से अधिक परतों का उपयोग कर सकता है। माइक्रो-मशीनिंग एक नई तकनीक है और आमतौर पर 5 या 6 परतों से अधिक का उपयोग नहीं करती है। सरफेस माइक्रो-मशीनिंग विकसित तकनीक का उपयोग करती है (हालांकि कभी-कभी मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त नहीं होती) जिसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आसानी से दोहराया जा सकता है।

बलिदान की परतें

बलि परत का उपयोग जटिल घटकों, जैसे चल भागों, के निर्माण के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक निलंबित ब्रैकट को एक बलि परत को जमा करके और संरचना करके बनाया जा सकता है, जिसे बाद में उन स्थानों पर चुनिंदा रूप से हटा दिया जाता है जहां भविष्य के बीम को सब्सट्रेट (यानी लंगर बिंदु) से जोड़ा जाना चाहिए। फिर पॉलीमर के ऊपर एक संरचनात्मक परत जमा की जाती है और बीम को परिभाषित करने के लिए संरचित किया जाता है। अंत में, चयनात्मक खोदाई प्रक्रिया का उपयोग करके बीम को मुक्त करने के लिए बलि परत को हटा दिया जाता है जो संरचनात्मक परत को नुकसान नहीं पहुंचाता है।

संरचनात्मक और बलि परतों के कई संयोजन संभव हैं। चुना गया संयोजन प्रक्रिया पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि बलि की परत को हटाने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया से संरचनात्मक परत क्षतिग्रस्त न हो।

उदाहरण

सतह माइक्रो-मशीनिंग को निम्नलिखित एमईएमएस (माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल) उत्पादों में क्रियाशील देखा जा सकता है:

• सतही सूक्ष्म-मशीनीकृत accelerometer
• 3डी लचीला मल्टीचैनल न्यूरल प्रोब ऐरे
• नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले

यह भी देखें

• बल्क माइक्रोमशीनिंग
• चुंबकीय नैनोकण
• एमईएमएस
• सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण