Publication

Partial release and detachment of microfabricated metal and polymer structures by anodic metal dissolution

Résumé

The large majority of microelectromechanical systems (MEMS) are fabricated on silicon, glass or Pyrex substrates by manufacturing techniques, which originated from the semiconductors industry. However, their final application often requires removal of the fabrication substrate or at least a partial release of some section of the device. This paper describes a technique based on anodic dissolution of sacrificial metal layers for the complete or partial detachment of microstructures. As an example, a thin-film of sacrificial aluminum is selectively removed in a neutral sodium chloride solution by applying a small positive potential to the aluminum. The method is evaluated theoretically and experimentally in a defined geometry and compared to diffusion-limited, chemical etching. It is shown experimentally that the process is significantly faster than conventional wet chemical etching and the method has been used to release planar and nonplanar thin-film devices made from polymers and metals. The method is applicable for a wide range of metals as sacrificial materials and is very versatile with respect to electrolyte composition and applied voltages. Ease of sacrificial material deposition (sputtering or evaporation) and structuring and the possibility of high process temperature and the nondestructive chemical environment (also environmentally friendly) during detachment make the process technology an interesting alternative to conventional chemical etching.

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Proximité ontologique
Concepts associés (32)
Corrosion
La corrosion désigne l'altération d'un matériau par réaction chimique avec un oxydant (le dioxygène et le cation H+ en majorité). Il faut en exclure les effets purement mécaniques (cela ne concerne pas, par exemple, la rupture sous l'effet de chocs), mais la corrosion peut se combiner avec les effets mécaniques et donner de la corrosion sous contrainte et de la fatigue-corrosion ; de même, elle intervient dans certaines formes d'usure des surfaces dont les causes sont à la fois physicochimiques et mécaniques.
Protection cathodique
La protection cathodique permet de protéger un métal contre la corrosion. Pour modifier le potentiel du métal à protéger cathodiquement, une anode installée dans le même électrolyte est utilisée. Les anodes peuvent être de deux types : soit des anodes ayant un potentiel standard plus bas que le métal à protéger (anode sacrificielle), soit des anodes couplées à un générateur de tension continue imposant une différence de potentiel entre les deux métaux (méthode à courant imposé).
Anodisation
vignette L'anodisation (appelé parfois éloxage, en Suisse Romande) est un traitement de surface (de type conversion) qui permet de protéger ou de décorer une pièce en aluminium (ou alliage) ou titane (ou alliage) par oxydation anodique (couche électriquement isolante de 5 à ). Elle octroie aux matériaux une meilleure résistance à l'usure, à la corrosion et à la chaleur. L'épaisseur varie en fonction de la destination du produit final.
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