Физико-химические и технологические основы получения полиимидных структур для микроэлектронных устройств, устройств микромеханики и микросенсорики

• Автор: Жуков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01, 05.27.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 315 с. : ил

Содержание

Список сокращений

Введение
Глава 1.
Обзор литературы. Анализ микроэлектронных устройств, устройств микромеханики и микросенсорики на основе тонких полиимидных структур и методов их формирования. Полиимидные покрытия и пленки получение, обработки и свойства
1.1. Микроэлектронные устройства, устройства микромеханики и микросенсорики с использованием полиимидов
1.2. Технологические методы получения устройств микроэлектроники, микромеханики и микросенсорики с использованием полиимидных пленок и покрытий

1.3. Получение, свойства и обработки полиимидных пленок и покрытий

Глава 2.

Общие сведения о материалах и методах исследования Глава

Получение и свойства тонких полиимидных покрытий и пленок

3.1. Смачивание, растекание при центрифугировании растворов полиамидокислот и планаризация рельефа
3.2. Влияние старения растворов полиамидокислот и режима их имидизации на структуру и свойства тонких полиимидных пленок и покрытий
3.3. Влияние толщины полиимидных покрытий на диффузию в них влаги и на физикомеханические характеристики
Влияние технологических обработок на свойства полиимидных покрытий и пленок 1
4.1. Поверхностная обработка полиимидных пленок и покрытий
4.2. Плазменное травление полиимидных пленок и покрытий Глава
Межфазное взаимодействие при формировании полиимидных покрытий и адгезионных соединений
5.1. Модель ослабления межфазного взаимодействия тонкого полиимидного покрытия с поверхностью твердого тела
5.2. Термодинамическая оценка устойчивости адгезионных соединений в полиимидных структурах
5.3. Характеристики свободных и межфазных поверхностей и адгезионные характеристики полиимидных покрытий
5.4. Оценка влияния условий обработки и влаги на энергетические характеристики свободных и межфазных поверхностей тонких полиимидных пленок
5.5. Экспериментальная оценка зависимости адгезионной прочности полиимидных клеевых соединений от условий термообработки и воздействия влаги 6 Глава
Устройства микроэлектроники, микромеханики, микросенсорики с использованием полиимидных структур
6.1. Технологические методы получения полиимидных структур для микроэлектронных устройств, устройств микромеханики И микросенсорики
6.2. Микроэлектронные устройства, устройства микромеханики и микросенсорики на основе полиимидных структур.
Выводы по работе
Литература


Основные технологические требования к слоям заключались в необходимости их осаждения при температуре подложки не выше 3 К, постоянстве состава, толщины и микроструктуры, а также в хорошей адгезии 9. Особенностью технологии травления жертвенного слоя является необходимость создания отверстий для удаления материала. Учеными из технического университета , Германия, предложен способ изготовления конструкции микрофона на одном кристалле. Вначале осаждается жертвенный, затем мембранный слой. После локального травления жертвенного слоя остается свободная мембрана, закрепленная на опорах структуры . Основными критериями при выборе материала жертвенного слоя являются скорость плазменного или жидкостного травления, отсутствие летучих соединений при формировании слоя или его обработках, термостойкость, химическая стойкость, равномерность по толщине при нанесении, высокая адгезия к подложке и функциональных покрытий к жертвенному слою. К слоям, полученным из растворов и используемых в технологиях, относятся полиимиды 2 как, например, для создания термического актюатора для микромеханических систем на основе сплава титаналюминий 3 и фоторезисты 0. Для тестовых структур гальванически осажденного никеля с последующим удалением с использованием эксимерного лазера применяли полиимид i I толщиной 3 мкм, полученный центрифугированием с последующей обработкой при температуре 3 К на воздухе и фоторезист i толщиной 2 мкм. Пористый кремний обладает значительной площадью внутренней поверхности, что обеспечивает высокую скорость его удаления травлением изпод сложных геометрических форм типовых структур микромеханики и микросенсорики 5. Однако, для структур с жертвенными слоями, расположенными на подложке кристалла с элементами встроенной электроники, использовать электролитический процесс травления осажденного аморфного или поликристаллического кремния на постоянном токе изза их большого сопротивления затруднительно. Технология микрофона, представленного в , следующая вначале формируют слой электрода на БЮгизолирующий слой, затем на полиимидную диафрагму напыляют алюминий в качестве жертвенного слоя, а затем электрод с обратной стороны подложки хромовую маску для травления кремния, таким образом, полиимидная мембрана образуется травлением кремниевой подложки и алюминия. Зачастую в качестве жертвенных слоев используют многослойные структуры, каждая пленка в которых выполняет определенную функцию. Некоторые методы получения элементов устройств микромеханики и микросенсорики травлением представлены в табл. Рассмотренные методы получения структур травлением предполагают удаление подложки, либо ее части, что делает невозможным использование подожки с активными элементами схемы преобразования. Для преодоления указанного ограничения целесообразно использовать полиимидные жертвенные покрытия, которые одновременно могут использоваться как планаризующие слои. Натертые полиимидные покрытия толщиной 0 нм определяют надмолекулярную структуру жидкокристаллического слоя, то есть условия ориентации молекул жидкого кристалла в плоском капилляре, что обусловливает их широкое использование в знакосинтезирующей электронике. Ориентанты получают центрифугированием сильно разбавленных растворов ПАК с последующей двухстадийной термоимидизацией и натиранием поверхности на специальных натирочных машинах. Обычно в устройствах знакосинтезирующей электроники используют ориентанты, сформированные на двух стеклянных подложках, между которыми располагают спейсеры стеклянные шарики. Систему спейсеров формируют центрифугированием жидкости, в которой они находятся. Для обеспечения однородной ориентации ЖК спейсеры предварительно покрывают слоем полнимида. Перед нанесением полиимида спейсеры обрабатывают в парах ГМДС 9 1, 8, 9, 3. Известная технология предполагает формирования системы спейссров делает невоспроизводимым процесс получения устройств с уменьшенным влиянием шокпроблемы, кроме того, такая технология неприменима к устройствам знакосинтезирующей электроники на основе гибких дисплеев 1 или полимернодисперсных ЖК 0.