La microlavorazione superficiale è un processo di fabbricazione utilizzato per sviluppare circuiti integrati e sensori di vario genere. L’utilizzo di tecniche di microlavorazione superficiale consente applicazioni fino a quasi 100 strati finemente applicati di schemi circuitali su un chip. In confronto, sono possibili solo cinque o sei strati utilizzando processi di microlavorazione standard. Ciò consente di incorporare molte più funzioni ed elettronica in ogni chip per l’uso in sensori di movimento, accelerometri che attivano airbag in caso di incidente automobilistico o per l’uso in giroscopi del sistema di navigazione. La microlavorazione superficiale utilizza materiali selezionati e processi di incisione sia a umido che a secco per formare gli strati dei circuiti.
Le parti dei circuiti realizzate con questo metodo sono state inizialmente utilizzate negli accelerometri, che attivavano gli airbag nei veicoli al momento di un incidente. I sensori di superficie microlavorati nei veicoli forniscono anche protezione contro il ribaltamento tramite il controllo dell’inclinazione e sono utilizzati nei sistemi di frenata antibloccaggio. Questo circuito è utilizzato anche nei giroscopi ad alte prestazioni nei sistemi di controllo della guida e nei sistemi di navigazione. Poiché i circuiti prodotti utilizzando questo metodo producono circuiti piccoli e precisi, è possibile combinare più funzioni su un chip per utilizzi nel rilevamento del movimento, nel rilevamento del flusso e in alcuni dispositivi elettronici di consumo. In fotografia, durante le riprese con una videocamera, questi chip danno la stabilizzazione dell’immagine durante il movimento.
Il processo di microlavorazione superficiale utilizza substrati di chip di silicio cristallino come base su cui costruire strati o può essere avviato su substrati di vetro o plastica più economici. Di solito, il primo strato è di ossido di silicio, un isolante, che viene inciso allo spessore desiderato. Su questo strato viene applicato uno strato di pellicola fotosensibile e la luce ultravioletta (UV) viene applicata attraverso la sovrapposizione del modello di circuito. Successivamente, questo wafer viene sviluppato, sciacquato e cotto per il successivo processo di incisione. Questo processo viene ripetuto più volte per applicare più strati, con un attento monitoraggio e tecniche di incisione precise applicate a ogni strato, per produrre il design del chip a strati finale.
L’effettivo processo di microlavorazione superficiale dell’incisione viene eseguito da uno o da una combinazione di più processi di lavorazione. L’incisione a umido viene eseguita utilizzando acidi fluoridrici per incidere i disegni dei circuiti sugli strati, tagliando materiali isolanti non protetti; le aree non incise di quello strato vengono quindi elettrolizzate per isolare lo strato da quello successivo applicato. L’incisione a secco può essere eseguita da sola o in combinazione con l’incisione chimica, utilizzando un gas ionizzato per bombardare le aree da incidere. I produttori utilizzano l’incisione al plasma a secco quando una grande porzione dello strato deve essere incisa in un progetto di circuito. Inoltre, un’altra combinazione al plasma di cloro con fluoro gassoso può produrre tagli verticali profondi attraverso i materiali di mascheratura del film di uno strato, come è spesso necessario quando si producono chip di sensori a microattuatore.