Advances in Electrochemical Micromachining of Silicon: Towards MEMS Fabrication

In questo lavoro è stato fatto un passo avanti significativo verso la fabbricazione di strutture MEMS e microsistemi con elevato aspect-ratio utilizzando il micromachining elettrochimico del silicio in soluzioni a base di HF (ECM). L’ECM è una tecnologia di microstrutturazione recentemente proposta che combina i vantaggi di entrambe le tecniche di micromachining tradizionalmente utilizzate, l’alta flessibilità delle tecniche dry e il basso costo delle tecniche wet. Tra le caratteristiche principali dell’ECM sono degne d’essere menzionate la possibilità di cambiare l’anisotropia dell’attacco (da uno a zero) e l’alto aspect-ratio delle strutture ottenibili. Queste caratteristiche permettono di avere una maggiore flessibilità nella microfabricazione, anche rispetto alla tecnologie dry, e rendono possibile la fabbricazione di strutture MEMS ad alta densità in un singolo passo di attacco elettrochimico. Sono state fabbricate strutture con elevato aspect-ratio, di forma e dimensioni differenti, costituite da masse inerziali free-standing equipaggiate di comb-fingers e sospese per mezzo di molle ripiegate e non-ripiegate dal substrato. La tecnica ECM di fabbricazione di strutture MEMS (processo, caratteristiche e svantaggi) è qui discussa nei dettagli con riferimento ai risultati sperimentali. Le regole di design identificate nella fase di sviluppo del processo sono state quindi applicate alla progettazione e fabbricazione di tre prototipi di microgripper. I microgripper, infatti, sono dei microsistemi complessi, di grande interesse attuale per la movimentazione di micro oggetti, che integrano al loro interno strutture MEMS di varia complessità necessari all’attuazione del gripper stesso. I microgripper sono quindi ideali per testare le potenzialità della tecncica di micromachining ECM.