50 ELECTRÓNICA Imagen del proceso de cristalización selectiva por láser de obleas de silicio desarrollado por Fraunhofer ILT. Foto: Fraunhofer ILT, Aquisgrán, Alemania. DISIPACIÓN EFICAZ DEL CALOR EN TRES DIRECCIONES ESPACIALES Cuando se utiliza la radiación láser para cristalizar el silicio a alta temperatura, pero por debajo de su punto de fusión, la cristalización se produce de forma espacial, selectiva y muy rápida (en el rango inferior al milisegundo). De este modo, junto con una gestión específica de la temperatura, el proceso minimiza las tensiones mecánicas en el material de la capa, pero no daña los sensibles componentes electrónicos del sustrato subyacente. El silicio se cristaliza con un rayo láser focalizado que tiene un diámetro de unos 10 μm y se guía por un espejo para escanear paso a paso toda la superficie. En este proceso espacialmente selectivo, el calor se elimina eficazmente en tres direcciones espaciales. Esto distingue el proceso de otros procesos fotónicos alternativos como la exposición flash (lámpara de destello), en la que el calor sólo puede disiparse en una dirección porque la superficie a procesar es muy grande. “Dado que la energía se introduce rápidamente en sólo un pequeño volumen, conseguimos la cristalización en fase sólida del silicio con el procesado láser a temperaturas que están realmente por encima del umbral de destrucción del circuito subyacente. Sin embargo, debido al breve tiempo de procesamiento local, el circuito no resulta dañado”, explica Christian Vedder, jefe del grupo de Procesamiento de Películas Delgadas del Fraunhofer ILT. El proceso láser recién desarrollado reduce las resistencias eléctricas de las capas de silicio enmás de cuatro órdenes de magnitud, hasta por debajo de un valor de 0,05 Ω*cm. Con un grosor de capa de 10 μm, este valor corresponde a una resistencia de lámina de 50 Ω/cuadrado. A partir de estas capas podrían fabricarse sensores MEMS con estructuras de dedos típicas de un sensor capacitivo de aceleración. VENTAJAS PARA LA INTEGRACIÓN MONOLÍTICA DE MEMS “Como las capas de silicio cristalino pueden producirse en condiciones compatibles con CMOS en una oblea ASIC, estamos abriendo nuevas posibilidades para la integración de MEMS-IC porque ya no es necesario modificar los procesos de fabricación CMOS”, afirma Fuchs, científico del Fraunhofer ILT. Dado que se han eliminado las limitaciones del proceso, los MEMS y los CI pueden desarrollarse de forma independiente, lo que puede reducir considerablemente el tiempo y los costes de desarrollo”. Además de aumentar la densidad de integración, el proceso elimina las conexiones por cable y las almohadillas de unión, con lo que se espera reducir las variables de interferencia parásita y mejorar el blindaje contra los campos de interferencia electromagnética. Esta eliminación, a su vez, tiene un efecto positivo en la calidad de la señal y el comportamiento a la deriva de los sensores. APLICACIONES INTERESANTES PARA LA INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL, LA TECNOLOGÍA MÉDICA Y LOS CUERPOS DE BOMBEROS Los conocimientos aquí adquiridos pueden ampliarse y desarrollarse en varias direcciones. Sería interesante, por ejemplo, adaptar el proceso a los requisitos específicos de distintos tipos de sensores con diferentes grosores de capa u otros materiales dopantes. explica Fuchs: “Ahora buscamos usuarios de la industria que puedan utilizar de forma rentable el proceso que nuestro equipo ha desarrollado para sus productos”. La perspectiva de unmayor rendimiento combinado con laminiaturización también hace atractiva la tecnología MEMS para otros campos de aplicación cuyos requisitos aún no pueden satisfacer los sistemas MEMS actuales. Una aplicación concebible sería en el campo de la conducción autónoma, donde sensores de aceleración muy precisos podrían colmar las lagunas de recepción de la señal GPS en túneles o aparcamientos. El proceso también ofrece interesantes posibilidades en tecnología médica, por ejemplo, para integrar sensores de temperatura en auriculares y utilizar los datos obtenidos para monitorizar pacientes o luchar contra pandemias. Además, los sensores MEMS de aceleración miniaturizados y de alta precisión podrían ayudar a localizar con precisión a los bomberos en edificios en llamas y aumentar así la seguridad del personal de emergencias.n
RkJQdWJsaXNoZXIy Njg1MjYx