1. Трудоёмкость: Обработка объёмных материалов требует больше времени и усилий, чем поверхностная микромеханика.

2. Ограниченные геометрии:

Из-за кристаллографической анизотропии формы, создаваемые анизотропным травлением, могут быть ограничены стандартными углами (например, 54,7° в кремнии).

3. Сложность интеграции:

В отличие от поверхностной микромеханики, интеграция объёмных структур с электронными компонентами может быть сложнее.

3. Основные принципы технологии «поверхностной микромеханики».

Поверхностная микромеханика — это технология создания микромеханических структур и устройств за счёт обработки слоёв материала на поверхности подложки (обычно кремниевой). Этот метод позволяет изготавливать сложные и миниатюрные структуры с высокой степенью интеграции. Ниже приведены основные принципы технологии:

Основные принципы поверхностной микромеханики

1. Многослойные структуры:

   • Используются тонкие плёнки материалов (например, поликристаллического кремния, оксида кремния, нитрида кремния, металлов), которые последовательно наносятся на подложку.

   • Плёнки могут служить либо функциональными элементами (мембраны, балки, шестерни), либо вспомогательными слоями (жертвенными).

2. Жертвенные слои: (SiO₂, AlN)

   • Ключевым этапом является использование "жертвенных" материалов, которые удаляются в процессе травления, оставляя свободные механические элементы.

   • Пример: жертвенный слой оксида кремния растворяется, оставляя подвешенные балки или мембраны из поликристаллического кремния.

3. Методы нанесения тонких плёнок:

   • Химическое осаждение из газовой фазы (CVD): используется для нанесения оксидов, нитридов и поликристаллического кремния.

   • Физическое осаждение (PVD): применяется для металлов (например, алюминия, золота).

   • Спин-котинг: для нанесения фотоresista или полимеров.

4. Фотолитография:

   • Используется для формирования шаблонов на плёнках.

   • Слои покрытия покрываются фоторезистом, экспонируются через фотошаблон, а затем избирательно травятся для создания заданных геометрий.

5. Этапы травления:

   • Анизотропное сухое травление: с использованием плазмы для создания высокоразрешаемых структур.

   • Мокрое травление: для обработки больших областей с использованием химических растворов.

6. Поверхностная обработка:

   • После удаления жертвенных слоёв подвижные структуры могут быть дополнительно обработаны для обеспечения их функциональности (например, покрыты металлом для электрической проводимости).

Преимущества поверхностной микромеханики

1. Миниатюризация:

   • Позволяет создавать микроструктуры с размерами в диапазоне от десятков до сотен нанометров.

2. Совместимость с микроэлектроникой:

   • Используемые технологии аналогичны производственным процессам микроэлектроники, что позволяет интегрировать микромеханические и электронные компоненты на одном чипе.

3. Экономичность:

   • Производство экономически выгодно для массового изготовления микросистемных устройств.

4. Сложные структуры:

   • Технология позволяет создавать подвешенные мембраны, балки, резонаторы, шестерни и другие функциональные элементы.

Применения

1. Датчики:

   • Акселерометры, гироскопы, датчики давления, микрофоны.

2. Актюаторы:

   • Микрозеркала, микроприводы, термоуправляемые элементы.

3. Оптика:

   • Оптические коммутаторы, фазовые модуляторы.

4. Микрофлюидика:

   • Насосы, клапаны, каналы для управления жидкостями на микроуровне.

5. Биомедицинские устройства:

   • Биосенсоры, микроиглы, микроструктуры для доставки лекарств.

Ограничения

1. Механическая прочность:

   • Тонкие плёнки менее прочны по сравнению с объёмными структурами, что ограничивает использование в приложениях с высокими механическими нагрузками.

2. Ограничения по глубине:

   • Поверхностная микромеханика не позволяет создавать глубокие структуры (в отличие от объёмной).

3. Процесс удаления жертвенных слоёв:

   • Может быть сложным, особенно если требуется высокая избирательность травления или есть риск повреждения тонких функциональных плёнок.

Сравнение с объёмной микромеханикой

Параметр	Поверхностная микромеханика	Объёмная микромеханика
Используемые материалы	Тонкие плёнки	Объёмный материал (обычно кремний)
Геометрия структур	Миниатюрные, тонкие	Глубокие, объёмные
Прочность	Меньше	Выше
Применение	Высокая интеграция, датчики	Механически стабильные устройства

ПРО СТОП СЛОИ НИ СЛОВА ПОЧЕМУ-ТО НЕ ВПИХНУЛИ, НАДО ДОБАВИТЬ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! а хотя выучу из другого вопроса и здесь это расскажу