Đồ án Khảo sát tần số dịch chuyển thanh Cantilever

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi cơ điện tử (MEMS), việc phát minh ra các linh kiện mới có kích thước vô cùng nhỏ với tính năng ứng dụng cao đã trỏ thành một xu thế tất yếu của công nghệ điện tử hiện đại. Các linh kiện đã được tích hợp theo quy trình sản xuất theo công nghệ cao góp phần thu gọn các sản phẩm điện tử. Công nghệ vi cơ điện tử đã được phát triển mạnh ở nhiều nước và vẫn đang được được đầu tư phát triển vì trong tương lai công nghệ này sẽ góp phần vào việc phát triển ngành công nghệ điện tử với những ưu điểm của nó. Đề tài khóa luận văn tốt nghiệp trình bày về vấn đề sử dụng sự dịch chuyển tần số tự nhiên của các thanh cantilever đối với nhiều hình dạng khác nhau được ứng dụng trong các bộ cảm biến sinh học. Qua đó chúng tôi tìm ra mô hình cantilever tối ưu giúp cảm biến đạt được yêu cầu độ nhạy cao. Cũng như quy trình chế tạo đạt hiệu quả cao nhất. Một số công việc cụ thể của đề tài: - Tìm hiểu tổng quan về MEMS và công nghệ chế tạo. - Khảo sát thanh cantilever theo nguyên tắc nhạy cảm khối lượng. - Thiết kế mô hình cantilever tối ưu. - Tìm hiểu phần mềm ANSYS và Intellisuite để mô phỏng tính chất và chế tạo. - Mô tả một số ứng dụng. Do thời gian hạn chế và tính chất của một luận văn tốt nghiệp, tác giả mới đạt được một số kết quả mô phỏng ban đầu căn cứ vào các công bố của các tác giả khác trên Thế Giới. Một số hàm phân bố được xác định và mô phỏng chế tạo là phần kết quả chính của tác giả. Nhóm sẽ tiếp tục tìm hiểu và xác định sâu hơn các đặc tính và cấu tạo của thanh cantilever. Tác giả mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy cô, các nhà nghiên cứu, các bạn sinh viên, nhằm hoàn tất nghiên cứu.

doc103 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 16/05/2013 | Lượt xem: 1621 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Khảo sát tần số dịch chuyển thanh Cantilever, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi cơ điện tử (MEMS), việc phát minh ra các linh kiện mới có kích thước vô cùng nhỏ với tính năng ứng dụng cao đã trỏ thành một xu thế tất yếu của công nghệ điện tử hiện đại. Các linh kiện đã được tích hợp theo quy trình sản xuất theo công nghệ cao góp phần thu gọn các sản phẩm điện tử. Công nghệ vi cơ điện tử đã được phát triển mạnh ở nhiều nước và vẫn đang được được đầu tư phát triển vì trong tương lai công nghệ này sẽ góp phần vào việc phát triển ngành công nghệ điện tử với những ưu điểm của nó. Đề tài khóa luận văn tốt nghiệp trình bày về vấn đề sử dụng sự dịch chuyển tần số tự nhiên của các thanh cantilever đối với nhiều hình dạng khác nhau được ứng dụng trong các bộ cảm biến sinh học. Qua đó chúng tôi tìm ra mô hình cantilever tối ưu giúp cảm biến đạt được yêu cầu độ nhạy cao. Cũng như quy trình chế tạo đạt hiệu quả cao nhất. Một số công việc cụ thể của đề tài: - Tìm hiểu tổng quan về MEMS và công nghệ chế tạo. - Khảo sát thanh cantilever theo nguyên tắc nhạy cảm khối lượng. - Thiết kế mô hình cantilever tối ưu. - Tìm hiểu phần mềm ANSYS và Intellisuite để mô phỏng tính chất và chế tạo. - Mô tả một số ứng dụng. Do thời gian hạn chế và tính chất của một luận văn tốt nghiệp, tác giả mới đạt được một số kết quả mô phỏng ban đầu căn cứ vào các công bố của các tác giả khác trên Thế Giới. Một số hàm phân bố được xác định và mô phỏng chế tạo là phần kết quả chính của tác giả. Nhóm sẽ tiếp tục tìm hiểu và xác định sâu hơn các đặc tính và cấu tạo của thanh cantilever. Tác giả mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy cô, các nhà nghiên cứu, các bạn sinh viên,…nhằm hoàn tất nghiên cứu. CHƯƠNG 1 Giới thiệu về MEMS và cảm biến 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ vi cơ điện tử [17] Lịch sử MEMS, cùng với định nghĩa của nó phụ thuộc vào sự phát triển của các quy trình vi cơ như sau: Năm 1945, các quy trình in quang đầu tiên để xác định và khắc đặc tính dưới mm. Trong những năm1940. Sự phát triển của chất bán dẫn tinh khiết (Ge và Si). Năm 1947, sự phát minh của transistor tiếp xúc, báo trước sự khởi đầu nền công nghiệp mạch bán dẫn. Năm 1949, khả năng phát triển Si đơn tinh thể tinh khiết cải tiến cách trình bày của transistor bán dẫn, tuy nhiên chi phí cao và độ tin cậy chưa đạt yêu cầu. Năm1959, tiến sĩ Feynman đưa ra bài diễn thuyết nổi tiếng có tựa đề “Có rất nhiều chỗ ở dưới đáy “. Trong đó, ông ta trình bày số lượng khoảng trống khổng lồ có sẵn theo đơn vị đo micro. Năm1960, sự phát minh của quy trình chế tạo khối phẳng (planar) cải tiến rõ rệt độ tin cậy và giá thành của linh kiện bán dẫn. Ngoài ra, công nghệ phẳng cho phép tích hợp nhiều linh kiện bán dẫn lên một mẩu Si. Sự phát triển này báo trước sự khởi đầu của nền công nghiệp IC. Tiếp theo là sự phát triển của transistor hiệu ứng trường oxit bán dẫn kim loại ( Metal – Oxide – Semiconductor Field – Effect Transistor: MOSFET). Nền công nghiệp IC đạt được những hiệu quả liên tiếp đối với các mạch phức tạp được thu nhỏ. Năm 1964, transistor cổng cộng hưởng, được sản xuất bởi Nathenson được trình bày trong hình dưới, linh kiện MEMS chế tạo khối đầu tiên. Sự chuyển động tĩnh điện của thanh đệm điện cực cổng bằng vàng thay đổi đặc tính điện của linh kiện. Năm 1970, sự phát triển của vi xử lý, có nhiều ứng dụng hợp lý làm biến đổi xã hội, đáp ứng tạo nhu cầu về công nghệ IC cao hơn. Trong những năm 1970 và 1980, nền thương mại MEMS đã được bắt đầu bởi nhiều công ty sản xuất ra các phần cho nền công nghiệp tự động. Năm 1982, bài thảo luận của Kurt Petersen với tựa đề “Si một vật liệu cơ “ trình bày sự phát triển của nhiều linh kiện theo công nghệ vi cơ và được xem là công cụ làm tăng sự hiểu biết về những khả năng mà công nghệ MEMS mang lại. Năm 1984, Howe và Muller thuộc đại học California phát triển quy trình vi cơ bề mặt Si đa tinh thể và được dùng để sản xuất các mạch tích hợp dùng công nghệ MEMS. Công nghệ này là cơ bản cho các sản phẩm MEMS. Năm 1989, các nhà nghiên cứu ở UCB và MIT đã phát triển độc lập động cơ đầu tiên theo công nghệ micro được điều khiển bằng tĩnh điện. Trong những năm 1990, sự phát triển mạnh về số lượng lớn linh kiện, công nghệ và các ứng dụng mở rộng phạm vi ảnh hưởng của MEMS và ngày nay vẫn đang tiếp tục. Năm 1991, các mấu nối dùng công nghệ micro được phát triển tại UCB bởi Pister mở rộng quy trình xử lý poly được gia công micro bề mặt sao cho cấu trúc lớn có thể được tập hợp lại ra khỏi đường nền, cuối cùng giới thiệu những bước xử lý đặc biệt của MEMS ba chiều. MEMS và vi cảm biến [17] 1.2.1. Giới thiệu chung về vi cảm biến Hiện tại trên thế giới công nghệ chế tạo cảm biến phát triển không ngừng để nâng cao chất lượng và không ngừng tiết kiệm chi phí sản xuất. Công nghệ mới đã và đang phát triển cho phép phát triển, chế tạo các vi cảm biến có những ưu điểm nổi bật sau. - Sản xuất hàng loạt theo mẻ, nhanh, chính xác, đồng bộ về đặc tính. - Vi cảm biến có kích thước nhỏ cở Nano, micro, chịu được môi trường khắc nghiệt độc hại nhiệt độ cao, môi trường quay, rung hoặc nhiễu lớn do đó hiện tại phần lớn các cảm biến ứng dụng cho các sản phẩm công nghệ cao như tàu cao tốc, máy bay, tàu vũ trụ, tàu biển tỷ lệ các vi cảm biến được sử dụng tăng đáng kể và dần thay thế cho các cảm biến chế tạo theo phưông pháp cổ điển. - Cảm biến thông minh đã bắt đầu được chế tạo và ứng dụng rộng rãi dựa trên cơ sở vi cảm biến ( NEM and MEM). - Ưu điểm wireless ( không dây) là nổi bật so với cảm biến thế hệ củ tích hợp cảm biến cổ điển và mạch truyên thông riêng biệt. - Sai số và độ nhạy của cảm biến nâng cao đáng kể so với cảm biến kinh điển. - Về lộ trình phát triển của vi cảm biến thế hệ mới như sau: . Thập kỉ 60-70 tiếp cạn về lí thuyết ứng dụng công nghệ nanô. . Thập kỉ 70-80 công nghẹ Nano basic được triển khai. . Thập kỉ 80-90 ứng dụng chế tạo các loại vi cảm biến mới bước đầu. . Thập kỉ 90-2000 chạy đua về sản xuất và chế tạo theo công nghệ nanô. Hiện tại các đề tài về vi cảm biến (N &MEM) tiếp tục được nâng cao, hoàn thiện không ngừng, cải tiến về kích thước, về khả năng sử dụng ở môi trường khắc nghiệt. - Các yêu cầu để tiếp cận với vi cảm biến thế hệ mới: . Về nguyên lí các cảm biến đều hoạt động trên các hiệu ứng cơ bản như: Áp điện , áp trở, nhiệt - điện, nhiệt - trở, Hall, từ điện, quang - điện. . Phải làm chủ được công nghệ Nano cơ bản như: + Tạo màng mỏng (membran) : CVD ( Chemical Vapor Deposition). PVD ( Physiscal Vapor Deposistion),... + Photolithography. + Công nghệ đóng gói . + Các công nghệ ăn mòn cơ bản: ăn mòn khô (dry etching), ăn mòn ướt (wet etching). + Công nghệ gép nối như: wire bonding, wafer bonding. . Làm chủ về khoa học vật liệu và vật liệu mới - Một vài hướng nghiên cứu mới về vi cảm biến trong các tạp chí IEEE gần đây tập trung vào các cảm biến sau: . Cảm biến đo khí . Cảm biến không dây . Cảm biến SAW ( surface acoustic wave) . Cảm biến thông minh . Cảm biến áp suất, gia tốc, mô men… kiểu MEM. 1.2.2. Vấn đề thiết kế vi cảm biến được trình bày trong khóa luận [10] Những bước phát triển hiện nay trong ứng dụng nhận biết những thực thể sinh học có hại của kỹ thuật vi cơ điện tử (MEMS) đã mở ra cho con người khả năng chế tạo ra những bộ cảm biến vừa hiệu quả vừa có giá thành thấp. Những sensor cảm biến này sử dụng những cơ quan cảm nhận đặc biệt với đối tượng là những thực thể sinh học trong môi trường cần thăm dò. Sự có mặt của những tác nhân này sẽ được các bộ phận cảm biến trên chuyển thành nhưng tín hiệu có thể dễ dàng ghi nhận và xử lý. Ví dụ như sự thay đổi tần số cộng hưởng tự nhiên của các thanh cantilever do khối lượng nhất định của các tác nhân bị bắt trên các thanh này. Tế bào máu bị bắt Thanh cantilever Hình 1.1. Cảm biến hồng cầu dựa trên nguyên lý cantilever. Ưu điểm của những thiết bị dựa trên nguyên lý tần số cộng hưởng tự nhiên của các thanh cantilever là giá thành sản xuất không cao do những kỹ thuật được dung trong quy trình sản xuất cũng là những kỹ thuật khá phổ biến trong ngành chế tạo MEMS. Do đó mở ra khả năng sản xuất đồng loạt với quy mô lớn với giá thành rẻ đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Những bộ cảm biến này được cải tiến không ngừng để đạt được yêu cầu độ nhạy cao và đáp ứng được cho nhiều ứng dụng . Cụ thể trong khóa luận sẽ mô hình hóa khả năng bắt một vật chất có khối lượng cỡ attgam(g) của thanh cantilever. Tuy nhiên để tăng độ nhạy của cantilever không phải đơn giản bởi lẽ mặc dù có nhiều cách như giảm kích thước của các thanh cantilever, sử dụng những MODE tần số cao hay thiết kế những cấu trúc hình học khả dĩ, nhưng để có thể ứng dụng trong quy mô sản xuất đại trà thì ta cần phải có sự chọn lọc. Cách thứ nhất, giảm kích cỡ của các thanh cantilever có thể thay đổi đáng kể độ nhạy của các thiết bị. Tuy nhiên một trở ngại vấp phải là kỹ thuật để thu nhỏ kích thước vốn đã nhỏ (cỡ ) là không hề rẻ. Cách thứ 2 là sử dụng những MODE dao động lớn, cách này lại đưa ra một khó khăn cho các thiết bị cảm nhận tần bằng laser số dao động của các thanh cantilever cần phải có độ nhạy cao đẻ có được kết quả chính xác. Chỉ có cách thứ 3, tìm ra những dạng hình học cho các thanh cantilever sao cho có độ nhạy cao nhất có thể là khả dĩ nhất. Đây cũng là vấn đề được tập trung nghiên cứu trong khóa luận tốt nghiệp. 1.3. Các ứng dụng khác Và lĩnh vực đầu tiên áp dụng các thiết bị MEMS chính là ngành công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ tại thời điểm những năm 90: ngành công nghiệp ô tô. Thiết bị đầu tiên ứng dụng công nghệ MEMS là gia tốc kế túi khí với kích thước chỉ bằng tinh thể hạt đường. Ngoài lợi thế về kích thước, gia tốc kế túi khí còn làm giảm đáng kể giá thành. Ban đầu một gia tốc kế khối nối với một mạch điện tử có giá thành là 50$, thì đến hiện nay, một gia tốc kế tích hợp trên cùng mạch điện tử chỉ còn khoảng 10$. Gia tốc kế túi khí đang được sản xuất với số lượng 35 triệu thiết bị mỗi năm và không chỉ dừng ở đó, nó còn đang được nghiên cứu để có các chức năng thông minh như có đáp ứng riêng đối với các lái xe có khổ người và cân nặng khác nhau. Hay một thiết bị khác là bánh xe thông minh, bên trong bánh xe sẽ có một thiết bị MEMS đo áp suất và thông tin về cho bộ sử lý bằng sóng radio. Nó có khả năng báo cho người lái xe biết trước 50 dặm trước khi cần phải thay thế. Trong lĩnh vực ứng dụng ô tô, các thiết bị MEMS khác chủ yếu nhằm vào độ an toàn, độ an ninh hay theo dõi môi trường, ví dụ như : đo lượng nhiên liệu, vi valve điều chỉnh dòng nhiên liệu và không khí sao cho phù hợp, tự động gìm dây bảo hiểm, hệ thống khóa cửa dựa trên sinh trắc học hoặc RFID, hệ thống định vị GPS. Lĩnh vực thứ hai cũng phát triển nhanh không thua kém là lĩnh vực điện tử dân dụng và máy tính, với đầu in phun, đầu đọc từ của ổ cứng, vi hệ thống gương trong projector, chuyển mạch quang. Cùng với cuộc cách mạng về máy tính cá nhân là sự cần thiết không thể thiếu của thiết bị lưu trữ (ổ cứng). Rồi sự chế ngự của các sản phẩm máy in phun và projector, một thiết bị không bao giờ vắng mặt trong bất kì một công ty hay một trung tâm nghiên cứu nào. Ngoài ra còn các thiết bị khác như HDTV (High-definition TV), màn hình phẳng TFT, LCD với ma trận vi điểm Vi hệ thống hiện nay cũng đang được phát triển mạnh mẽ từng ngày trong lĩnh vực viễn thông di động, các thế hệ di dộng được tung ra liên tục với các tính năng mới, tích hợp ngày một nhiều các chức năng nhưng lại luôn có xu hướng thu nhỏ lại. Các thiết bị passive và active được tích hợp như chuyển mạch, điện dung, điện cảm, bộ cộng hưởng, bộ lọc, nhằm tăng tần số sử dụng, chọn lọc và giảm nhiễu parasit, nâng cao chất lượng cuộc thoại, mở rộng băng tần làm việc. Không những thế, một chiếc điện thoại di động trong tương lai gần có thể được trang bị có ổ cứng mini, máy ảnh số, máy quay số, hệ thống sinh trắc học. Lĩnh vực hóa và y sinh học hiện là hướng phát triển trong tương lai nhằm chăm sóc sức khỏe, chuẩn đóan và phân tích rồi điều trị chi tiết hơn, tránh được các sai sót và giảm giá thành các sản phẩm y học. Ví dụ điển hình là các cảm biến áp suất và cảm biến hóa chất, đo nồng độ các chất có trong máu, hay hệ thống kích thích cơ và dây thanh nhân tạo, rồi hệ thống vi phẫu thuật, hệ thống hỗ trợ tim (pacemaker). Các vi mũi tiêm vô cùng nhỏ (khỏang 150 µmeter) có thể di chuyển trong mạch máu và mang thuốc trực tiếp đến các khu vực nội tạng và tiêm thuốc vào đó. Và cuối cùng là lĩnh vực hàng không vũ trụ, đây là một lĩnh vực lớn đòi hỏi tính an tòan và an ninh rất cao, độ tin cậy phải lớn dù giá cả có thể đắt. Thường được sử dụng trong lĩnh vực cấp cao và quân đội. Các thiết bị MEMS này gồm : gia tốc kế, đổi hướng kế, bộ vi dẫn tiến, các cảm biến áp suất, cảm biến dòng khí v.v.v. Các lĩnh vực ứng dụng của MEMS rất lớn, các lĩnh vực không chỉ dừng lại như ở trên, mà ngày một đi vào nhiều lĩnh vực khác. Trong tương lai gần, chúng ta có thể thấy được sự có mặt của các thiết bị MEMS ở khắp mọi nơi, đây thực sự là một cuộc cách mạng. Các thiết bị MEMS trong tương lai, không những chỉ có các chức năng đơn giản mà sẽ tự động thực thi đa chức năng, và có khả năng tự cung cấp nguồn, hay liên kết không dây với các thiết bị trung tâm. Một trong những ứng dụng chính của công nghệ MEMS có giá trị thương mại: là chế tạo đầu viết mực in phun, dùng linh kiện áp điện. Ứng dụng này đã được Epson thương mại hoá. Ứng dụng mực in phun dùng nguyên tắc điện trở được thương mại hoá bởi HP, Canon, Lexmark… Công nghệ máy in phun đã tiến đến giai đoạn ưu việt, in nhanh, giá thành rẻ, trong khi đó máy in Laser có giá trị cao, tốc độ in màu của Laser lại không nhanh hơn và hạt mực Laser lớn hơn. Tuy nhiên, ứng dụng đầu mực in phun có thể phun trên bất kỳ dung môi hay loại giấy in nào. Các loại mực khác nhau, bao gồm DNA, chất cảm quang, phát sáng hữu cơ. Công nghệ này mở ra một hướng đi mới cho phương pháp tạo vi mạch không dùng mask, cải thiện về tốc độ phun, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất đại lượng của công nghệ vi mạch. Công nghệ MEMS được sử dụng thành công trong công nghệ Switch quang học, micro-mirror có thể xoay đổi hướng chiều laser trong viễn thông, có thể dùng trong hệ thốngchiếu sáng. Một ứng dụng mới và quan trọng của công nghệ vi cơ điện tử là hệ thống chuyển thuốc vào cơ thể. Thuốc khi uống chỉ có thể hấp thu 10% , ta có thể bỏ các phần tử thuốc rất nhỏ vào các cell, từ đó các máy bơm siêu vi có thể bơm thuốc vào cơ thể con người qua các lỗ chân lông, tăng hiệu quả sử dụng thuốc. Công nghệ MEMS hứa hẹn nhiều triển vọng phát triển nhưng vẫn chưa đạt được độ ưu ái như các công nghệ CMOS. Tuy nhiên, nó cũng mở ra các hướng đầu tư mới cho các nhà đầu tư. Ở Việt Nam, cần có công nghê vi mạch để chuyển hướng vào các ứng dụng y sinh học, công nghệ thông tin và viễn thông… Chúng ta có thể theo dõi, nghiên cứu, áp dụng các công nghệ MEMS hết hạn (qua 17 năm ) để làm nền tảng cho việc phát triển những ý tưởng riêng. Quá trình thiết kế MEMS đơn giản hơn quá trình chế tạo MEMS, do đó cần thiết các chuyên gia trong công nghệ chế tạo MEMS. 1.4. Công nghệ MEMS 1.4.1. Giới thiệu chung những đặc điểm công nghệ MEMS [5] Hệ thống vi cơ điện tử MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) là sự hợp thành của các yếu tố cơ và điện. Các linh kiện MEMS lúc đầu chỉ là những sản phẩm trong lĩnh vực cơ làm các đầu đo áp suất và biến dạng thay cho các đầu đo truyền thống. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là của công nghệ vi điện tử đã giúp cho công nghệ MEMS có những bước phát triển mạnh mẽ, mở ra nhiều các kỹ thuật sản xuất mới: công nghệ vi cơ dạng khối (bulk-micromachining), và công nghệ vi cơ bề mặt (surface-micromachining) với vật liệu chủ yếu là đơn tinh thể silic. Các thành tựu đạt được cho thấy, công nghệ MEMS không chỉ bó hẹp trong các loại cảm biến cơ, mà có thể phát triển ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực cảm biến khác: cảm biến nhiệt, cảm biến từ, cảm biến quang, cảm biến hoá, cảm biến sinh học. Không chỉ đơn thần trong lĩnh vực cảm biến mà trong các hệ chấp hành và trong các hệ điều khiển tự động. Có thể nói rằng công nghệ MEMS là công nghệ của thiên niên kỷ mới, công nghệ của tương lai.MEMS hứa hẹn cách mạng hóa các loại sản phẩm bằng cách mang các yếu tố vi điện lại với nhau trên một nền Silicon cơ bản theo công nghệ vi cơ, bằng cách tạo ra các hệ thống trên chip hoàn chỉnh (systems on chip). MEMS là một công nghệ cho phép phát triển các sản phẩm thông minh, tăng khả năng tính toán của các yếu tố vi điện tử với các vi cảm biến và các bộ vi kích hoạt có khả năng nhận biết và điều khiển. Ngoài ra, MEMS còn mở rộng khả năng thiết kế và ứng dụng. Trong nhiều ứng dụng, MEMS đã tạo ra được bước chuyển dịch từ những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tới những sản phẩm thương mại với thị trường rộng. Trong tương lai những ứng dụng MEMS không những cho phép thu nhận thông tin, truyền thông mà còn cho phép cảm biến, điều khiển môi trường từ xa với giá thành thấp, độ tin cậy cao, độ ổn định cao. Với sự kết hợp những khả năng trên, MEMS sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, bao gồm các lĩnh vực như chăm sóc sức khoẻ, giao thông, quân sự, không gian, xây dựng, sản xuất, kiến trúc và hệ thống truyền thông, trong y học, công nghệ hàng không, trong công nghệ thông tin… 1.4.2. Các kỹ thuật chế tạo trong công nghiệp MEMS [17] [18] 1.4.2.1. Vi cơ Khối Vi cơ khối khác với vi cơ bề mặt trong đó vật liệu nền, Si đơn tinh thể, được tạo mẫu và được định dạng để hình thành một thành phần có chức năng quan trọng trong sản phẩm cuối cùng (ví dụ nền Si  không đơn giản hoạt động như một nền thụ động như trong trường hợp vi cơ bề mặt). Lợi dụng đặc tính khắc không đẳng hướng dự  đoán được của Si đơn tinh thể, nhiều hình dạng ba chiều phức tạp với độ chính xác cao như rãnh V, kênh, via…có thể được hình thành. Khắt ướt hóa học Khắc ướt chỉ là quá trình hóa học mà khắc bất đẳng hướng trong vật liệu vô định hình như silicon dioxide và có thể được định hướng trong tinh thể vật liệu như silicon. Tạp chất trong kiểu quá trình này thì ít. Hình 1.2. minh họa quá trình khắc: Hình 1.2. Quá trình khắc ướt : di chuyển lên bề mặt phản ứng hóa học, phản ứng hóa học để thực hiện quá trình khắc và loại bỏ những sảp phẩm chất phản ứng. Việc khắc SiO2 thì thường tận dụng quá trình khắc ướt trong vi cơ bề mặt được thực hiện với tỉ lệ pha trộn 6:1; 6 thể tích nước và 1 thể tích HF. Phương trình [1.1] là phản ứng hóa học trong việc khắc này. Vì axít Hydrofluoric(HF) sẽ phân hủy trong phản ứng này và nồng độ sẽ gia tăng như quá trình khắc. Điều này yêu cầu càng nhiều HF để thêm vào. Chọn lựa tác nhân đệm vào được sử dụng để duy trì nồng độ và độ pH trong phản ứng. Phương trình [1.2] cho thấy phản ứng hóa học sẽ cho phép NH4F sử dụng như là tác nhân đệm vào trong quá trình khắc. [1.1] [1.2] Phương pháp khắc ướt có thể được sử dụng để trong vật liệu tinh thể để đạt được định hướng khắc. Ví dụ sử dụng khắc ướt KOH trong mặt phẳng (100) nhanh 100 lần so với bề mặt (111). Mẫu silicon dioxide được sử dụng như là mặt nạ khắc cho những kiểu khắc này. Định hướng khắc có thể đạt được với những kỹ thuật này. Hình 1.3. Khắc định hướng tinh thể silicon. Đối với ăn mòn đế silic dày, chất khắc ăn mòn ướt dị hướng trong dung dịch potassium hydroxyt (KOH), ethylene diamine và pyrocatechol (EDP), và tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH). Các dung dịch ăn mòn có đặc điểm là có tốc độ ăn mòn khác nhau theo các hướng tinh thể khác nhau của phiến silic tinh thể. Ngoài ra, trong những năm gần đây, sử dụng kỹ thuật kết hợp của ăn mòn plasma đẳng hướng và bất đẳng hướng. Quá trình ăn mòn được lựa chọn bằng cách sử dụng pha tạp, vùng pha tạp nhiều ăn mòn chậm, hay có thể được kết thúc quá trình điện cơ ( dừng ăn mòn khi gặp vùng lưỡng cực khác nhau trong mối nối phân cực p-n). Vùng ăn mòn ướt có xu hướng chậm dần hay loại bỏ được gọi là điểm dừng ăn mòn (etch-stop). Có nhiều cách tạo vùng dừng ăn mòn như chọn cách pha tạp và phụ thuộc phân cực. Ăn mòn ướt được thực hiện bằng cách nhúng đế vào dung dịch chất ăn mòn. Ăn mòn ướt có thể là ăn mòn đẳng hướng hay dị hướng phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu hay chất ăn mòn được sử dụng. Nếu vật liệu là vô định hình hay đa tinh thể, ăn