Микротехнология — это технология , характеристики которой имеют размеры порядка одного микрометра (одной миллионной метра, или 10-6 метра , или 1 мкм). [1] Основное внимание уделяется физическим и химическим процессам, а также производству или манипулированию структурами размером в один микрометр. [2]
Примерно в 1970 году ученые узнали, что, разместив большое количество микроскопических транзисторов на одном кристалле, можно построить микроэлектронные схемы, которые значительно улучшат производительность, функциональность и надежность, при этом снизив стоимость и увеличив объем. Это развитие привело к информационной революции .
Совсем недавно ученые узнали, что не только электрические устройства, но и механические устройства могут быть миниатюризированы и изготовлены серийно, обещая те же преимущества для механического мира, какие технология интегральных схем дала миру электрическому. В то время как электроника теперь обеспечивает «мозг» для современных передовых систем и продуктов, микромеханические устройства могут обеспечивать датчики и исполнительные механизмы — глаза и уши, руки и ноги — которые взаимодействуют с внешним миром.
Сегодня микромеханические устройства являются ключевыми компонентами широкого спектра продуктов, таких как автомобильные подушки безопасности , струйные принтеры, тонометры и системы проекционного отображения. Кажется очевидным, что в не столь отдаленном будущем эти устройства будут столь же распространены, как и электроника. Процесс также стал более точным, что позволило снизить размеры технологии до субмикрометрового диапазона, как это было продемонстрировано в случае усовершенствованных микроэлектрических схем, размер которых достигал менее 20 нм. [3]
Термин МЭМС , обозначающий микроэлектромеханические системы, был придуман в 1980-х годах для описания новых, сложных механических систем на кристалле, таких как микроэлектродвигатели, резонаторы, шестерни и т. д. Сегодня термин МЭМС на практике используется для обозначения любого микроскопического устройства с механической функцией, которое может быть изготовлено в пакетном процессе (например, набор микроскопических механизмов, изготовленных на микрочипе, будет считаться устройством МЭМС, но крошечным устройством). стент, изготовленный лазером, или компонент часов не будут). В Европе предпочтение отдается термину MST, обозначающему микросистемные технологии, а в Японии MEMS называют просто «микромашинами». Различия в этих терминах относительно незначительны и часто используются как взаимозаменяемые.
Хотя процессы MEMS обычно подразделяются на несколько категорий, таких как обработка поверхности , объемная обработка, LIGA и EFAB, на самом деле существуют тысячи различных процессов MEMS. Некоторые создают довольно простую геометрию, в то время как другие предлагают более сложную трехмерную геометрию и большую универсальность. Компании, производящей акселерометры для подушек безопасности , потребуется совершенно другая конструкция и процесс производства акселерометра для инерциальной навигации. Переход от акселерометра к другому инерциальному устройству, такому как гироскоп , требует еще больших изменений в конструкции и процессе и, скорее всего, совершенно другого производственного предприятия и инженерной команды.
Технология MEMS вызвала огромный ажиотаж из-за широкого спектра важных приложений, в которых MEMS может предложить ранее недостижимые стандарты производительности и надежности. В эпоху, когда все должно быть меньше, быстрее и дешевле, MEMS предлагает убедительное решение. МЭМС уже оказали глубокое влияние на некоторые приложения, такие как автомобильные датчики и струйные принтеры. Развивающаяся МЭМС-индустрия уже представляет собой многомиллиардный рынок. Ожидается, что она будет быстро расти и станет одной из крупнейших отраслей 21 века. Группа Cahners In-Stat прогнозирует, что к 2005 году продажи MEMS достигнут 12 миллиардов долларов. Европейская группа NEXUS прогнозирует еще большие доходы, используя более широкое определение MEMS.
Микротехнологии часто создаются с использованием фотолитографии . Световые волны фокусируются через маску на поверхности. Они укрепляют химическую пленку. Мягкие, неэкспонированные части пленки смываются. Затем кислота вытравливает незащищенный материал.
Самым известным достижением микротехнологий являются интегральные схемы . Он также использовался для создания микромашин . Нанотехнологии , ответвление исследователей, пытавшихся еще больше миниатюризировать микротехнологии, возникли в 1980-х годах, особенно после изобретения новых методов микроскопии. [4] Эти материалы и структуры имеют размеры 1-100 нм. [4]
Следующие предметы были созданы в масштабе 1 микрометра с использованием фотолитографии:
