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Fabricación de sistemas MEMS

Introducción

Los sistemas MEMS, que en inglés significan "Microelectromechanical Systems", son una tecnología que integra pequeños dispositivos mecánicos, electrónicos y microelectrónicos en un mismo chip. Estos dispositivos tienen dimensiones de micrómetros o milímetros y pueden realizar una amplia variedad de funciones en muchos campos como medicina, biotecnología, comunicaciones, transporte, entre otros. En este artículo se describirá el proceso de fabricación de sistemas MEMS.

Proceso de fabricación de sistemas MEMS

El proceso de fabricación de sistemas MEMS es complejo y varía dependiendo del tipo de dispositivo que se desea producir. Los siguientes son los pasos generales de fabricación de sistemas MEMS:

Diseño del dispositivo

Antes de comenzar el proceso de fabricación del dispositivo, se debe diseñar el circuito que se desea fabricar. Este proceso puede ser realizado por medio de software de diseño asistido por computadora (CAD, por sus siglas en inglés). En este paso se realiza el diseño del circuito eléctrico, mecánico y óptico del dispositivo.

Selección de materiales

La selección correcta de los materiales a utilizar es crucial para el éxito de la fabricación de sistemas MEMS. Los materiales utilizados deben ser compatibles con el proceso de fabricación y deben tener las propiedades físicas y químicas adecuadas para el funcionamiento del dispositivo. Los materiales más comunes utilizados en la fabricación de sistemas MEMS son el silicio, el vidrio, los polímeros y los metales.

Litografía

La litografía es el proceso utilizado para transferir el diseño del circuito del dispositivo a la superficie del material que se va a utilizar para la fabricación. La litografía utiliza la luz para exponer una capa fotosensible del material. Esta capa se endurece o se ablanda dependiendo de la cantidad de luz que recibe. Luego, se remueve el material expuesto o no expuesto para obtener el patrón deseado.

Depósito de materiales

Una vez que se ha realizado la litografía, se procede a depositar los materiales necesarios para el funcionamiento del dispositivo. Los materiales pueden ser depositados mediante técnicas de deposición física o química. Algunos ejemplos de técnicas de deposición física son la evaporación y la pulverización catódica. Las técnicas de deposición química pueden ser sol-gel, CVD, MOCVD, entre otras.

Procesos de grabado

Los procesos de grabado se utilizan para remover las partes no deseadas del material y obtener la forma deseada del dispositivo. Existen dos tipos de procesos de grabado: grabado húmedo y grabado en seco. El grabado húmedo utiliza soluciones químicas para disolver el material mientras que el grabado en seco utiliza plasma de gases químicos para remover el material.

Encapsulado

Por último, el dispositivo debe ser encapsulado para prevenir daños y asegurar su correcto funcionamiento. El encapsulado puede ser realizado mediante técnicas de sellado por presión, termosellado o pegado.

Aplicaciones de los sistemas MEMS

Los sistemas MEMS tienen una amplia variedad de aplicaciones en diferentes campos. A continuación se listan algunas de las aplicaciones más comunes:
  • Sensores: los sistemas MEMS se utilizan en la fabricación de sensores de presión, temperatura, acelerómetros, giroscopios, magnetómetros, entre otros. Estos sensores son utilizados en la industria automotriz, aeroespacial y en la medicina.
  • Microactuadores: los sistemas MEMS también se utilizan en la fabricación de actuadores microelectromecánicos que permiten el movimiento de dispositivos de tamaño reducido.
  • Biotecnología: los sistemas MEMS se aplican en la biotecnología para la fabricación de dispositivos capaces de analizar y manipular células y tejidos.
  • Comunicaciones: los sistemas MEMS se utilizan para la fabricación de micromirrors en aplicaciones de telecomunicaciones.

Conclusiones

La fabricación de sistemas MEMS es un proceso complejo que involucra diversas etapas y técnicas de fabricación. La selección adecuada de materiales, la litografía, los procesos de deposición y grabado, y el encapsulado son algunas de las etapas importantes en la fabricación de sistemas MEMS. Los sistemas MEMS tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria automotriz, aeroespacial, medicina y biotecnología. La tecnología MEMS es una de las tecnologías más importantes en la microelectrónica y se espera que tenga un impacto significativo en la fabricación de dispositivos electrónicos en el futuro.