Le micro-usinage de surface est un procédé de fabrication utilisé pour développer des circuits intégrés et des capteurs de toutes sortes. L’utilisation de techniques de micro-usinage de surface permet d’appliquer jusqu’à près de 100 couches finement appliquées de motifs de circuits sur une puce. En comparaison, seules cinq ou six couches sont possibles en utilisant des procédés de micro-usinage standard. Cela permet à beaucoup plus de fonctions et d’électronique d’être incorporées dans chaque puce pour une utilisation dans des capteurs de mouvement, des accéléromètres qui déploient des airbags lors d’un accident de véhicule ou pour une utilisation dans des gyroscopes de système de navigation. Le micro-usinage de surface utilise des matériaux sélectionnés et des procédés de gravure humide et sec pour former les couches de circuits.
Les pièces de circuits fabriquées à l’aide de cette méthode ont d’abord été utilisées dans des accéléromètres, qui déployaient des airbags dans les véhicules au moment d’un accident. Les capteurs micro-usinés de surface dans les véhicules offrent également une protection contre les renversements via le contrôle de l’inclinaison et sont utilisés dans les systèmes de freinage antiblocage. Ce circuit est également utilisé dans les gyroscopes hautes performances des systèmes de contrôle de guidage et des systèmes de navigation. Comme les circuits produits à l’aide de cette méthode produisent des circuits minuscules et précis, il est possible de combiner plusieurs fonctions sur une seule puce pour des utilisations dans la détection de mouvement, la détection de flux et dans certains appareils électroniques grand public. En photographie, lorsqu’on filme avec une caméra vidéo, ces puces assurent une stabilisation de l’image pendant le mouvement.
Le processus de micro-usinage de surface utilise soit des substrats de puces de silicium cristallin comme base sur laquelle construire des couches, soit peut être démarré sur des substrats en verre ou en plastique moins chers. Habituellement, la première couche est en oxyde de silicium, un isolant, qui est gravé à une épaisseur souhaitée. Sur cette couche, une couche de film photosensible est appliquée et une lumière ultraviolette (UV) est appliquée à travers la superposition de motif de circuit. Ensuite, cette plaquette est développée, rincée et cuite pour le processus de gravure suivant. Ce processus est répété plusieurs fois pour appliquer plus de couches, avec une surveillance attentive et des techniques de gravure précises appliquées à chaque couche, pour produire la conception finale de la puce en couches.
Le processus de micro-usinage de surface réel de la gravure est effectué par un ou une combinaison de plusieurs processus d’usinage. La gravure humide est effectuée à l’aide d’acides fluorhydriques pour graver des conceptions de circuits sur des couches, en coupant des matériaux isolants non protégés ; les zones non gravées de cette couche sont ensuite électrolysées pour isoler la couche de la suivante appliquée. La gravure sèche peut se faire seule, ou en combinaison avec une gravure chimique, en utilisant un gaz ionisé pour bombarder les zones à graver. Les fabricants utilisent la gravure au plasma sec lorsqu’une grande partie de la couche doit être gravée dans une conception de circuit. De plus, une autre combinaison plasma de chlore et de fluor gazeux peut produire des coupes verticales profondes à travers les matériaux de masquage de film d’une couche, comme cela est souvent nécessaire lors de la production de puces de capteurs à microactionneurs.