Структурные эффекты плазмохимической обработки тонких полимидных пленок и покрытий в технологии устройств микросистемной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.01, кандидат технических наук Жукова, Светлана Александровна

• Жукова, Светлана Александровна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Жукова, Светлана Александровна

Введение.

Глава 1. Применение полиамидных пленок и покрытий и их плазмохимической обработки в технологии устройств микросистемной техники (Обзор литературы).

1.1. Применение полиимидных пленок и покрытий в конструкциях и технологии устройств микросистемной техники.

1.2. Исходные компоненты, способы формирования и имидизация, структура и свойства полиимидных пленок и покрытий.

1.2.1. Типы и способы получения полиимидных пленок и покрытий.

1.2.2. Структура и свойства полиимидных пленок и покрытий.

1.3. Модификация структуры и свойств полиимидных покрытий и пленок при плазмохимической обработке.

1.4. Травление полиимидных покрытий и пленок в кислородсодержащей плазме.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследований (образцы полиимидных пленок и покрытий) и оборудование для их получения и обработки.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Определение характеристической вязкости растворов и молекулярной массы ПАК.

2.2.2. Определение геометрических параметров.

2.2.3. Определение смачивания жидкостями и энергетических характеристик поверхностей.

2.2.4. Исследования химического состава и надмолекулярной структуры.

2.2.5. Исследование физических и физико-механических свойств.

2.2.6. Определение кинетики и распределение интенсивности травления.

Глава 3. Исследования модифицирующих эффектов и кинетики травления при плазмохимической обработке тонких полиимидных пленок и покрытий.

3.1. Модификация поверхностных свойств тонких полиимидных пленок и покрытий под влиянием плазмохимической обработки.

3.1.1. Зависимость свободной поверхностной энергии пленок и покрытий от условий имидизации и химического строения полиимидов.

3.1.2. Влияние режимов плазмохимической обработки на состав и свойства поверхности тонких полиимидных пленок и покрытий различного химического строения.

3.1.3. Возможности модификации поверхностных свойств сочетанием обработки кремнийорганическими соединениями и ВЧ-плазмой воздуха.

3.2. Влияние плазмохимической обработки на структуру и объемные свойства тонких полиимидных пленок и покрытий.

3.2.1. ИК-спектроскопические и рентгеноструктурные исследования.

3.2.2. Физико-механические свойства тонких полиимидных пленок, подвергнутых плазмохимической обработке.

3.2.3. Исследования сорбции и диффузии воды в обработанных ВЧ-плазмой воздуха тонких полиимидных пленках и покрытиях.

3.2.4. Исследования поверхностного потенциала и диэлектрической проницаемости тонких полиимидных пленок и покрытий, подвергнутых обработке в ВЧ-плазме воздуха.

3.3. Стойкость к плазмохимическому травлению тонких полиимидных пленок и покрытий различной структуры при их утонении.

3.4. Корреляция скорости травления и профиля рельефа, формируемого при глубинном травлении полиимидных пленок и покрытий в ЭЦР-плазме.

3.5. Кинетика травления полиимидных «жертвенных» слоев из капиллярных зазоров.

Глава 4. Решение ряда проблем технологии устройств микросистемной техники плазмохимической обработкой тонких полиимидных пленок и покрытий

4.1. Получение тонких полиимидных пленок большой площади.

4.2. Получение гибких полиимидных подложек для тестовых элементов устройств рентгеновской оптики.

4.3. Получение систем капиллярных структур для микрожидкостных устройств

4.4. Получение исполнительных элементов микромеханических компонентов инфракрасного датчика на основе тонких полиимидных пленок (мембранных структур).

4.5. Получение балочных структур на основе полиимидных «жертвенных» слоев.

4.6. Получение неохлаждаемых матричных микроболометрических приемников ИК-излучения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные эффекты плазмохимической обработки тонких полимидных пленок и покрытий в технологии устройств микросистемной техники»

Актуальность темы. Устройства микросистемной техники (микромеханики и микросенсорики) в миниатюрном исполнении, в основе действия которых лежит принцип взаимного преобразования различных видов энергии (электрической, механической, тепловой и др.), применяются в биологии, медицине, химии, автомобилестроении, космических исследованиях, мониторинге окружающей среды, авиационных технологиях, а также в приборах вычислительной техники и телекомму никацях.

Тонкие полиимидные пленки и покрытия толщиной порядка нескольких микрометров и меньше находят все более широкое применение при изготовлении устройств микросистемной техники. Их использование связано с уменьшением массогабаритных размеров, повышения эксплуатационных характеристик и расширения функциональных возможностей устройств. Вариабильность свойств при различных условиях получения и обработки полиимидных материалов обуславливает необходимость воспроизводимого получения пленок и покрытий с заданными характеристиками непосредственно в технологическом процессе изготовления устройств микросистемной техники. Использование промышленных полиимидных пленок ограничено из-за сложностей в обеспечении контролируемости и воспроизводимости процессов их утонения.

Эффективными способами структурной модификации и травления полиимидных пленок и покрытий являются плазмохимические обработки. Свойства обработанных плазмой полиимидов зависят от используемого типа разряда, параметров проведения процесса обработки, а также от химического состава и структуры исходных образцов. Поскольку данные литературных источников, относящиеся к воздействию плазмы на полиимиды, носят разрозненный и противоречивый характер и касаются, в основном, воздействия плазмы на промышленные полиимидные пленки толщиной в несколько десятков микрометров, возникает необходимость исследования воздействия ВЧ-плазмы на структуру и свойства тонких полиимидных пленок и покрытий.

Целью работы являлось выявление структурных эффектов высокочастотной плазмохимической обработки тонких полиимидных покрытий и пленок различного химического строения и использование этих эффектов в технологии устройств микросистемной техники.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи: выявить эффекты модификации поверхностных свойств тонких полиимидных пленок и покрытий под влиянием плазмохимической обработки; провести исследования влияния плазмохимической обработки на структуру и объемные свойства тонких полиимидных пленок и покрытий; исследовать стойкость к плазмохимическому травлению тонких полиимидных пленок и покрытий различной структуры при их утонении; выявить основные закономерности при глубинном травлении полиимидных пленок и покрытий в ЭЦР-плазме; исследовать кинетику травления полиимидных «жертвенных» слоев из капиллярных зазоров; использовать полученные данные для оптимизации процесса плазмохимической обработки в технологии создания элементов и устройств микросистемной техники на основе тонких полиимидных пленок и покрытий. Тема и задачи диссертации являлись составной частью завершенных и продолжающихся работ, выполняемых на основании Постановления Правительства РФ по Государственному оборонному заказу на 2001 год, Федеральной целевой программы "Национальная технологическая база" на 2002-2006 годы, программ Минобразования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук 2002 года, научно-технических программ 2000 — 2003 года "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники", а также договорных работ.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования влияния плазмохимической обработки на структуру и свойства тонких полиимидных пленок толщиной от 0,8 до 15,0 мкм и покрытий - от 0,008 до 0,15 мкм, а также закономерностей их плазмохиминеского поверхностного и глубинного травления.

На примере терморазмягчаемых и неразмягчаемых ароматических полиимидов на основе комбинаций четырех типов ароматических диаминов и трех типов диангидридов установлено, что воздействие плазмы на тонкие пленки и покрытия приводит к модификации их структуры и свойств как на поверхности, так и в объеме. Воздействие ВЧ-плазмы воздуха, аргона и азота приводит к увеличению свободной поверхностной энергии за счет ее электроно-донорной или полярной составляющих. Для всех исследованных типов образцов при продолжительности обработки в воздушной плазме более 90 с свободная поверхностная энергия достигает одинаковых значений порядка 77,5 мДж/м2. В начальный момент обработки ВЧ-плазмой воздуха происходит накопление отрицательного заряда и дециклизация имидных фрагментов с повышением концентрации кислородсодержащих карбоксильных групп в приповерхностных слоях полиимидов. При дальнейшем увеличении продолжительности обработки до 900 с концентрация таких групп уменьшается от 1,4 х 10"15 до 0,2 х 10"15 моль/см2. При установившемся значении свободной поверхностной энергии основной вклад в ее величину вносит зарядовое состояние полиимидов, причем существует пороговое значение заряда (не более 2,6 нКл/см2), превышение которого не приводит к увеличению свободной поверхностной энергии.

При ВЧ-плазмохимической обработке тонких полиимидных пленок изменяется их молекулярная и надмолекулярная структура. Так, в полипиромеллитимиде (ПМДА-ОДА) толщиной 2,5 - 3,0 мкм появляется кристаллическая фаза в изначально аморфной пленке и протекает процесс дегидроциклизации в объеме образца. Структурные эффекты при воздействии ВЧ-плазмы воздуха сопровождаются изменением состояния и количества воды, диэлектрических и физико-механических характеристик пленок и покрытий. Относительная диэлектрическая проницаемость полиимидных покрытий ДАДФО-Р, ПМДА-ОДА и ПМДА-ОДА-М после плазмохимической обработки возрастает в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с исходными образцами. При плазмохимической обработке пленок ПМДА-ОДА и ПМДА-ОДА-М толщиной менее 3,0 мкм снижается модуль Юнга, повышается относительное удлинение при разрыве при их неизменной прочности, что обусловлено как структурными превращениями, так и эффектом пластификации за счет увеличения слабосвязанной воды, причем с уменьшением толщины пленок пластифицирующий эффект после плазменной обработки проявляется более резко. После обработки ВЧ-плазмой воздуха тонких полиимидных покрытий ПМДА-ОДА и ДАДФО-Р коэффициент диффузии воды в них увеличивается, особенно на начальной стадии сорбции.

Структурная модификация поверхности и объема тонких полиимидных покрытий и пленок при обработке в ВЧ-плазме воздуха изменяет характер межфазного взаимодействия "полиимид - подложка" и прочность адгезионных соединений особенно в присутствии влаги и полярных растворителей.

Установлена зависимость скорости поверхностного травления тонких полиимидных покрытий от их химического строения и выявлена корреляция скорости их глубинного травления и положительного угла профиля формируемого топологического рельефа, причем, чем меньше устойчивость полиимида к травлению и больше энергия ионов плазмы, тем больше этот угол.

Исследованиями кинетики травления полиимидных слоев из капиллярных зазоров установлено, что с увеличением толщины «жертвенного» слоя скорость травления уменьшается при формировании зазоров высотой от 8 нм до нескольких микрометров. В отличие от поверхностного травления при травлении из зазора гибкоцепной полиимид ДАДФО-Р удаляется медленнее, чем жесткоцепной ПМДА-ОДА.

Практическая значимость. Использование результатов диссертационной работы позволило оптимизировать плазмохимические процессы и усовершенствовать технологические методы получения элементов устройств микросистемной техники на основе тонких полиимидных пленок и покрытий (пленок большого диаметра, гибких подложек для тестовых элементов устройств рентгеновской оптики, систем капиллярных структур для микрожидкостных устройств, исполнительных элементов микромеханических компонентов инфракрасного датчика, балочных структур с использованием полиимидных «жертвенных» слоев, неохлаждаемых матричных микроболометрических приемников ИК-излучения), что обеспечило повышение качества образцов и процента выхода годных, уменьшение массогабаритных и улучшение эксплуатационных характеристик устройств.

Разработаны методики и программы расчетов для корректировки режимов технологических процессов формирования элементов устройств микросистемной техники.

Результаты работы использованы также в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 07100 и магистров по направлению 551600 «Материаловедение и технологии новых материалов» в «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского.

Практическая значимость результатов работы подтверждена заключениями об использовании в ОАО "ЦНИИ"Циклон", "МАТИ"-РГТУ им. К.Э.Циолковского, ООО «Институт рентгеновской оптики», ИПТМ РАН г. Черноголовка.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Жукова, Светлана Александровна

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате исследования модификации поверхностных свойств тонких полиимидных пленок на основе комбинаций четырех типов ароматических диаминов и трех типов диангидридов с помощью общеизвестных и предложенных в работе методик и программ расчетов установлено, что воздействие плазмы приводит к модификации их химического состава и свойств поверхности. Воздействие ВЧ-плазмы воздуха, аргона и азота приводит к увеличению свободной поверхностной энергии за счет ее электроно-донорной или полярной составляющих. Для всех исследованных типов образцов при продолжительности обработки в воздушной плазме более 90 с свободная поверхностная энергия достигает одинаковых значений порядка 77,5 мДж/м2. В начальный момент обработки ВЧ-плазмой воздуха происходит накопление отрицательного заряда и дециклизация имидных фрагментов с повышением концентрации кислородсодержащих карбоксильных групп в приповерхностных слоях полиимидов. При дальнейшем увеличении продолжительности обработки до 900 с концентрация таких групп уменьшается от 1,4 х 10"13 до 0,2 х 10*15 моль/см2. При установившемся значении свободной поверхностной энергии основной вклад в ее величину вносит зарядовое состояние полиимидов, причем существует пороговое значение заряда (не более 2,6 нКл/см2), превышение которого не приводит к увеличению свободной поверхностной энергии.

2. Исследованиями влияния плазмохимической обработки на структуру тонких полиимидных пленок и покрытий установлено, что при ВЧ-плазмохимической обработке изменяется их молекулярная и надмолекулярная структура. Так, в полипиромеллитимиде (ПМДА-ОДА) толщиной 2,5 - 3,0 мкм появляется кристаллическая фаза в изначально аморфной пленке и протекает процесс дегидроциклизации в объеме образца. Структурные эффекты при воздействии ВЧ-плазмы воздуха сопровождаются изменением состояния и количества воды.

3. При исследовании объемных свойств тонких полиимидных пленок и покрытий установлено, что относительная диэлектрическая проницаемость покрытий ДАДФО-Р, ПМДА-ОДА и ПМДА-ОДА-М после плазмохимической обработки возрастает в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с исходными образцами. При плазмохимической обработке пленок ПМДА-ОДА и ПМДА-ОДА-М толщиной менее 3,0 мкм снижается модуль Юнга, повышается относительное удлинение при разрыве при их неизменной прочности, причем с уменьшением толщины пленок пластифицйрующий эффект после плазменной обработки проявляется более резко. После обработки ВЧ-плазмой воздуха тонких полиимидных пленок коэффициент диффузии воды в них увеличивается, особенно на начальной стадии сорбции. При этом для полиимида ДАДФО-Р коэффициент диффузии в 1,5 — 2,5 раза больше, чем для ПМДА-ОДА, и с уменьшением толщины покрытий от 5 до 2 мкм коэффициент диффузии воды снижается в 4 и 24 раза для жесткоцепного и размягчаемого полиимида соответственно. Структурная модификация объема тонких полиимидных покрытий и пленок при обработке в ВЧ-плазме воздуха изменяет характер межфазного взаимодействия "полиимид - подложка" и прочность адгезионных соединений особенно в присутствии влаги: прочность адгезионных соединений "полиимид - окисленная поверхность кремния" в присутствии влаги уменьшается в 3 раза.

4. Исследования зааасимостей скорости плазмохимического травления тонких полиимидных пленок и покрытий различной структуры при их утонении показали, что скорость травления зависит от химического строения исходных мономеров, молекулярной массы исходной полиамидокислоты, условий термоимидизации и: химической обработки. Скорость травления в ВЧ-плазме воздуха жесткоцепного неразмягчаемого полиимида ПМДА-ОДА в 2,5 раза ниже, чем размягчаемого полиимида ДАДФО-Р. При возрастании молекулярной массы исходной полиамидокислоты от 1200 до 30000 наблюдается уменьшение скорости травления полиимида ПМДА-ОДА на 80-90 %, а при дальнейшем ее увеличении до 50000 скорость травления практически не изменяется. Скорость травления

145 определяется степенью структурирования полиимида и достигает. своего наибольшего значения при температуре имидизации покрытий менее 480 К. Обработка тонких: полиимидных покрытий ПМДА-ОДА в парах кипящего гексаметилдисилазана приводит к уменьшению скорости их травления в ВЧ-плазме воздуха до 30 %.

5. Выявлена корреляция скорости травления и величины положительного угла наклона стенки профиля травления в полиимидных покрытиях толщиной 2,5 — 15 мкм при энергии ионов плазмы от 30 до 110 эВ, причем, чем больше скорость плазмохимического травления полиимида, тем больше этот угол. С увеличением энергии ионов от 110 до 140 эВ угол профиля травления резко увеличивается и достигает 90 градусов.

6. Исследованиями кинетики травления полиимидных слоев из капиллярных зазоров установлено, что с увеличением толщины «жертвенного» слоя скорость травления уменьшается при формировании зазоров высотой от 8 нм до нескольких микрометров. В отличие от поверхностного травления при травлении из зазора гибкоцепной полиимид ДАДФО-Р удаляется медленнее, чем жесткоцепной ПМДА-ОДА.

7. С использованием результатов исследований оптимизированы плазмохимические процессы и усовершенствованы технологические методы получения элементов устройств микросистемной техники на основе тонких полиимидных пленок и покрытий (пленки большого диаметра, гибкие подложки для тестовых элементов устройств рентгеновской оптики, системы капиллярных структур для микрожидкостных устройств, исполнительные элементы микромеханических компонентов инфракрасного датчика, балочные структуры с использованием полиимидных «жертвенных» слоев, неохлаждаемые матричные микроболометрические приемники ИК-излучения).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Жукова, Светлана Александровна, 2004 год

1. Бессонов М.И., Котон М.М., Кудрявцев В.В., Лайус Л.А. Полиимиды - класс термостойких полимеров. - Л.: Наука, 1983.

2. Polyimides: Fundamental and applications. Edited by M.Ghosh, K.Mittal, Marcel Decker Inc., New York, Basel, Hong Kong, 1996.

3. Гончарова T.C. // Зарубежная электронная техника, 1989, №8, с. 53.

4. Hook Т.В. 11 IEEE Trans. Electron. Devices. 1990. V. 37. N 7. P. 1714.

5. Блинов Г.А. Гибридные интегральные функциональные устройства. Под ред. Коледова JI.A. М., Высшая школа, 1987, 111 с.

6. Голобарь Э.Г., Плаксин Г.А., Салтыков В.В., Стукалов В.Н. Способ изготовления гибридных интегральных схем. Патент РФ № 94010740, 1995.

7. Стешенко В. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов- М.: Додека, 2000, 126 с.

8. Стешенко В. ACCEL EDA: Технология проектирования печатных плат. М.:Нолидж, 2000, 507 с.

9. Клокова Н.П. Тензорезисторы: Теория, методики расчета, разработки. М.: Машиностроение, 1990,224 с.

10. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1991,528 с

11. Powell F.R, Ritva A.M. Keski-Kuhab R.A.M., Zombeck M.V., Goddard R.E., Chartasd G., Townsleyd L.K., Mobius E., Davis J.M., Masong G.M. Metalized Polyimide Filters for X-Ray Astronomy and other Applications. SPIE. 1997, v. 3113. pp. 432-440.

12. Powell F.R., Lopez H.H. The Development of ultrathin polyimide for Laser Target and other Application. Fusion Technology. 1997, v. 31, pp. 497-500.

13. Goosey M.T. Plastics for Electronics. Elsevier, 1986,337 p.

14. Remco J. Wieqerink, Mico Elwenspoek. Mechanical Microsensors (Microtechnology and MEMS). Springer Verlag, 2001, 320 p.

15. Madou M.J. Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, Second Edition, CRC Press, 2002, 752 p.

16. Ebefors T., Mattsson J., Kalvesten E., Stemme G. A walking Silicon Micro-robot. The 10th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators (TRANSDUCERS'99), Sendai, Japan, 1999, pp. 1202-1205.

17. Ebefors T., Mattsson J., Kalvesten E., Stemme G. Micro-robot and micro-conveyers realized by Polyimide Joint Actuators. Royal Institute of Technology (KTH), SE-100 44 Stockholm, Sweden. 1999, 12 p.

18. Ebefors T. Polyimide V-groove Joints for Three-Dimensional Silicon Transducers. PhD thesis, May, from the Dept. of Signal, Sensors and Systems (S3), Royal Institute of Technolgy (KTH), Stockholm, 2000, 144 p.

19. Ebefors T., Mattsson J., Kalvesten E., Stemme G. A Robust Micro Conveyer realized by Arrayed Polyimide Joint Actuators. IOP Journal of Micromechanics & Microengineering. 2000 (JMM), vol. 10, N 3, pp. 337- 349.

20. Ebefors T., Kalvesten E., Stemme G. Dynamic Actuation of Polyimide V-grooves Joints by Electrical Heating. Sensors and Actuators A, 1998, v. 67, pp. 199-204.

21. Ebefors T., Mattsson J., Kalvesten E., Stemme G. A Micro Motion System based on Polyimide Joint Actuators. The 12 th European Conference on Solid-State Transducers (EUROSENSORS XII), Southampton, England, September 13-16, 1998, pp. 391-394.

22. Stemme G. A Monolithic Gas Flow Sensor with Polyimide as Thermal Insulator. IEEE Trans. On Electron Devices, 1986, pp. 1470-1474.

23. Stemme G. A CMOS Integrated Silicon Gas-flow Sensor with Pulse-Modulated Output. Sensors and Actuators, 1988, pp. 293-303.

24. Lofdahl L., Stemme G., Johansson B. Silicon based flow sensors used for mean velocity and turbulence measurements. Exp. Fluids. 1992, v. 12, pp. 270-276.

25. Kolvesten E. Pressure and Wall Shear Stress Sensors for Turbulence Measurements. PhD thesis, Royal Institute of Technology, Instrumentation Laboratory, Departament of Signals, Sensors and Systems (S3) Stockholm, Sweden, TRITA-ILA-9601, 1996.

26. Казарян A.A., Миодушевский П.В. Емкостной датчик давления и способ его изготовления. Патент РФ 2099680 С1, 1997, БИ N35. 5 с.

27. Казарян А. А. , Миодушевский П. В. Датчик давления и температуры. Патент РФ 2110778, 1998. БИ№ 13.

28. Petrini I., Muller A., Avramescu V., Simion G., Nitescu N., Vasilache D., Dascalu D., Konstantinidis G., Giacomozzi F. Resistive pressure sensing structures on polyimide membranes on GaAs substrate. J. Micromech. Microeng. 2000, № 10, pp. 218-222.

29. Jiang F., Tai Y.C. A Flexible MEMS Technology and Its First Application to Shear Stress Sensor Skin. NEMS-97, Nagoya Castle, Japane, 1997, pp. 465-470.

30. Schroth A., Sager K., Gerlach G., Haberti A., Holtshauser Т., Haltes H. A resonant polyimide-based humidity sensor. Tech. Digest Transducers'95 and Eurosensors IX, Stockholm, 1995, pp. 740-742.

31. Liu X., Eriksen G.F., Leistiko O. J. A new a water permeability sensor for testing thin films. J. Micromech. Microeng. 1995, v. 5, pp. 147-149.

32. Pedersen M., Olthnis W., Bergveld P. Hig-Performance Condensor Microphone with Fully Integrated CMOS Amplifier and DC-DC Voltage Converter. Journal of Microelectromechanical Systems. 1998, v. 7, N4, pp.387-394.

33. Hedrich F., Billat S., Lang W. Structuring of membrane sensors using sacrificial porous silicon Sensors and Actuators A: Physical. 2000, v. 84 (3), pp. 315-323.

34. Журавлева Л.Н., Епифанова В.П. Материалы Science, v. 284, №9, 1999.

35. Маляров В.Г., Хребтов И.А., Зеров В.Ю., Куликов Ю.В., Шаганов В.И., Смирнов А.Д., Рагузина Л.С. Разработка 65-эдементной неохлаждаемой микроболометрической ячейки мембранного типа. Прикладная физика, N 52000, с. 65-69.

36. Lan V. Ngo, Phyllis Nelson, and Chang-Jin Kim / SURFACE-MICROMACHINED BEAMS WITHOUT SPRING EFFECT OF ANCHOR STEP-UP // Mechanical and Aerospace Engineering Department ^Electrical Engineering Department University of California, Los Angeles, CA 90095

37. Pedersen M., Olthnis W., Bergveld P. Hig-Performance Condensor Microphone with Fully Integrated CMOS Amplifier and DC-DC Voltage Converter. Journal of Microelectromechanical Systems. 1998, v. 7, N4, pp.3 87-394.

38. Tai Y.C., Yao T.J., Yang X. Freestanding polymer MEMS structures with anti stiction. Patent US 20020070634, 2002.

39. Jarrold G.S., Lebens. J. A. Thermal actuator. Patent US 20020093548. 2002.

40. Holmes A.S., Saidam S.M. Sacrificial Layer Process with Laser-Driven Release for Batch Assembly Operations. Journal of Microelectromechanical Systems. 1998, v. 7, N4, pp. 416-422.

41. Kabir E., Bashir R., Bernstein J., Santis J., Mathews R., O'Boyle J.O., Bracken С. Very High Sensitivity Acoustic Transducers with Thin P+ Membrane and Gold Back Plate. Sensors and Actuators-A, 1999,v. 78, pp.138-142.

42. MILES, MARK W. VISIBLE SPECTRUM MODULATOR ARRAYS United States Patent Application20010003487 June 14,2001.

43. Percin, Gokhan ; et al. Micromachined two dimensional array of piezoelectrically actuated flextensional transducers United States Patent Application20010035700 November 1,2001

44. Sheppard, Norman F. JR. ; et al. Use of vapor-deposited conformal coatings in microfluidic structures United States Patent Application20020050456 May 2, 2002

45. Tayebati P., Azimi M., Wang P., Vakhshoori D. Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and Fabry-Perot Filter. 2002, Patent US 20020031155

46. Göll G., Menz W., Schomburg W.K. Entwicklung, Herstellung und Test von aktiven Microventilen für pneumatische Anwendungen. Forschungzentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe, 1997.

47. Пономарев A.H. Василец B.H. Кинетика и механизм химического взаимодействия НТП с полимерами. Институт энергетических проблем химической физики РАН. [e-mail].

48. Моро У. Микролитография. Пер. с англ. -М: Мир, 1990. с. 382-384.

49. Готра З.Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. М.: Радио и связь, 1986. -486 с.

50. Carlen Е.Т., Masterangelo С.Н. Simple, High Actuation Power, Thermally Activated Polymer Microactuator. The 10th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators-Transducers'99, Sendai, Japan, 1999.

51. Göll С., Bacher W., Bustgens В., Maas D., Menz W., Schomburg W.K. Microvalves with Bistable Buckled Polymer Diaphragms. Proc Transducers'95- Eurosensors IX, Stockholm, June 25-29, 1995, pp. 59-60.

52. Goll C., Bâcher W., Bustgens B., Ruprecht R., Schomburg W.K. An electrostatically actuated polymer microvalve equipped with a movable membrane electrode. J. Micromech. Microeng. 1997, v. 7, pp. 224-226.

53. Schomburg W.K., Scherrer B. 3.5 mum thin valves in titanium membranes. J. Micromech. Microeng. 1992, v. 2, pp. 184-186.

54. Goll C., Bâcher W., Bustgens B., Maas D., Menz W., Schomburg W. K. Microvalves with Bistable Buckled Polymer Diaphragms. J. Micromech. Microeng. 1996, v. 6, pp. 77-79.

55. Fahrenberg J., Bier W., Maas D., Menz W., Ruprecht R., Schomburg W. A microvalve system fabricated by thermoplastic molding. J. Micromech. Microeng. 1995, v. 5, pp. 169-171.

56. Andrew S. Holmes and Sabri M. Saidam Sacrificial Layer Process with Laser-Driven Journal of microelectromechanical systems, v. 7, N. 4, 1998.

57. Ishizuya, Tohru et al. Radiation detection device United States Patent Application20010052570 December 20, 2001.

58. Silverbrook, Kia Nozzle chamber having reinforced paddle United States Patent Application20020039126 April 4,2002.

59. True, Randall J. ; et al. Method for forming a micromechanical device United States Patent Application20010040675 November 15,2001.

60. Silverbrook, Kia Method of manufacturing a micro electro-mechanical device United ; States Patent Application20020003124 January 10, 2002.

61. Wang, Peidong et al. Single mode operation of microelectromechanically tunable, half-symmetric, vertical cavity surface emitting lasers. United States Patent Application20020048301 April 25, 2002.

62. Ishizuya, Tohru et al. Radiation-detection devices United States Patent Application20020036265 March 28,2002.

63. Patel, Satyadev R. et al. Method for making a micromechanical device by using a sacrificial substrate United States Patent Application20020132389 September 19, 2002

64. Arrays V., Eustrace L., Dereniak, Robert'E. LETI/LIR'S amorphous silicon uncooled microbolometer development. Proc. SPIE. 1998, v. 3379, pp. 139-144.

65. Arrays V., Eustrace L., Dereniak, Robert E. Advances in microbolometer focal plane technology at Boeing. Infrared Detectors and Focal Plane. Proc. SPIE. 1998, v. 3379, pp. 47-57.

66. Arrays V., Eustrace L., Dereniak R.E. Microbolometer uncooled infrared camera with 20-mK NETD. Proc. SPIE, 1998, v. 3379, pp. 22-39.

67. Wood R.A. Use of vanadium oxide in microbolometer sensors. Patent RE36615, 2000.

68. Chen C., Yi X., Zhao X., Xiong B. Characterizations of V02-based uncooled microbolometer linear array. Sensors and Actuators A: Physical, 2001, v. 90, N 3, pp. 212-214.

69. Yong Y-J. Infrared Bolometer. Patent US 5939971, 1999.

70. Yong Y-J. Infrared Bolometer and Method for Manufacturing. Patent US 6094127, 2000.

71. Beratan H. Thermal Detector with preferentially-ordevered thermally sensitive element and method. Patent US 5990481, 1999.

72. Butler D., Celic-Butler Z., Shan P.C. Uncooled YBaCuO Thin Film ifrared sensor. Patent US 5672903, 1997.

73. Krichna D. Hybridized biological microbolometer. Patent US 616025 7,2000

74. Andresen B.F., Fulor G.F.Infrared Technology and Applications XXVII. Proc. SPIE, v. 4369,2001, pp. 250-256.

75. Маляров В.Г., Хребтов И.А., Зеров В.Ю. и др. // Прикладная физика, №5, 2000.

76. Howard Р.Е., Clarke J.E., Bradley M.G., Ionescu A.C., Lie. Progress in Uncooled Focal Plane Sensor Technology at Boeing . Proc. SPIE, 2000, v. 4130, pp. 1223.

77. Барсукова В.А., Кастрюлев А.Н., Розес И.М., Ткачева Р.И. Способ создания межуровневой изоляции межсоединений больших интегральных схем. Патент РФ 1577617,1995.

78. Okulska-Borzek М., Prot Т., Borycki J., Kedsierski J. Preparation and evaluation of polyimide layers as materials for nematic licuid cristal orientation. Liquid Cryst. 1996, v. 20, N 3, pp. 349-359.

79. Kurchatkin S.P., Murawiewa N.A., Sewostjanow W.P., Agapow O.A. Characteristics of liquid crystal alignment on textured polyimide films. Mol. Crist. Sci. Technol., Sect C., Chem.Abstr. 1996, v.125, p. 11865.

80. Боровиков A.K., Ворожцов Б.И., Кузнцецов В.П., Омаров К.М., Тонконогов М.П., Шилин П.Е. А.с. СССР N 1054769,1983.

81. Боровиков А.К., Ворожцов Б.И. А.с. CCCPN 1260997, 1985.

82. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы: наука и технология. Пер. с англ. М: Мир, 1991, с. 484.

83. Жуков A.A. Свободная поверхностная энергия тонких полиимидных покрытий при их формировании на диоксиде кремния. Прикладная физика, №4, 2002, с. 151-156.

84. Маляров В.Г., Хребтов И.А., Зеров В.Ю., Куликов Ю.В., Шаганов В.И., Смирнов А.Д., Рагузина J1.C. // Прикладная физика, 5, 2000, с. 65.

85. Changhong Chen, Xinjian Yi, Xingrong Zhao, Bifeng Xiong // Sensors and Actuators A: Physical, v. 90 (3), 2001, p. 212.

86. Гильман А.Б., Драчев А.И., Кузнецов A.A., Лопухова Г.В., Потапов В.К. Воздействие плазмы тлеющего НЧ-разряда на полиимидные пленки различной структуры. Химия высоких энергий, 1997, т. 31, N 1, с.54-57.

87. Гильман А.Б., Драчев А.И., Кузнецов A.A., Потапов В.К. Влияние положительного и отрицательного компонентов тлеющего разряда постоянного тока на свойства полиимидных пленок. Химия высоких энергий, 1998, т. 32, N1, с. 50-53.

88. Плюдеман Э. Поверхность раздела в полимерных композитах. Пер с англ. М.: Мир, 1978, с. 119.

89. Андреев A.C., Щука A.A. // Зарубежная радиоэлектроника, 1986, № 10, с. 3.

90. Гончарова Т.С. // Зарубежная электронная техника, 1989, №8, с. 53.

91. Жуков АЛ., Здобников А.Е., Тарасов В.В. , Четверов Ю.С. // Тезисы 17 Международной НТК по фотоэлекгронике и приборам ночного видения, 2002, с. 82.

92. Стогний А.И., Ореховская Т.И., Тимошков Ю.В., Корякин С.В. // ПЖТФ, т. 27, в. 3, Минск, 2001, с.7.

93. Gad-EI-Hak М. (Ed.) The MEMS Handbook, CRC Press, 2001, 1368 p.

94. W. Mark Saltzman and Jian Tan Micropatterned Biomaterials: New Substrates for Studying Chemical Engineering, Cornell University, Ithaca, NYNNUN Abstracts 2002 / Biology & Chemistry, p. 19.

95. Herold M. Modification von Festoberflachen und ihre Charakterisierung durch Ellipsometrie. Diss.der Fakultat fur Chemie und Pharmazie. Eberhard-Karis-Universitat Tubingen, 2001,112 s.

96. Göll G., Menz W., Schomburg W.K. Entwicklung, Herstellung und Test von aktiven Microventilen für pneumatische Anwendungen. Forschungzentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe, 1997.

97. Каталог фирмы Archmicro. Arch Chemicals and Inc. Arch Semiconductor Photopolymers, USA, 2002, http://www.archmicro.com.

98. Воженин H.H., Блинов Г.А., Коледов Л.А., Коробов А.И., Оборотов А.Ф. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микросхемах. -М.: Радио и связь, 1985.

99. Амиров И.И., Федоров В А. // Микроэлектроника, 2000, т. 29, № 1.

100. Моряков О.С. Термические процессы в микроэлектронике. М.: Высшая школа, 1987.

101. Словецкий Д.И. Механизмы плазмохимического травления материалов. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Книга III. Гд.ред. В.Е. Фортов.- М: Наука, 2000, с. 346-374.

102. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986, с. 105-107.

103. Juan W. Н., Pang S. W. // J. Vac. Sei. Technol, 1994, v. 12, p. 422.

104. Fortuno-Wiltshire G. // J. Vac. Sei. Technol, 1991, v. 9, p. 2356.

105. Kim, S. H., Lee C.H., Ahn J. Actinometry Study on the Role of Fluorine in Low-k Polyimide Etching Journal of the Korean Physical Society, 2002, v. 40, N 1, pp. 99.

106. Shapoval S.Y., Petrashov V.T., Popov O.A., Yoder M.D., Maciel P.D., Clok C.K. // J.Vac. Sci. Technol. 1991. A(6). P. 3071.

107. Пономарев A.H., Василец B.H. // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Книга III. М: Наука, 2000.

108. Александров О.Е. Точное решение уравнения диффузии через капилляр для трехкомпонентной смеси. Журнал технической физики, 2001, т. 71, вып. 11.

109. Krichna D. Hybridized biological microbolometer. US Patent 6160257, 2000, HO 1L31/0256

110. Inagaki N., Tasaka S., Hibi К. Surface Modification of Kapton Film by Plasma Treatments. J. Polymer Sci. Part A: Polym. Chem., 1992, v. 30, № 4, p. 1425-1431

111. Klaubek J. // Journal of Adhesion. 1974, v.6, p. 293.

112. C.A. Крутоверцев, A.E. Тарасова,. С.И. Сорокин, A.B. Зорин. Микроэлектронные датчики для контроля влажности. Электронная промышленность, №5,1991, с.31-32.

113. Диангидрид 3,3',4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты. ТУ-6-05-231-236-83.

114. Диангидрид 3,3', 4,4 -бензофенонтетракарбоновой кислоты. ТУ-05-1890-85126. 4,4'-оксидианилин (ОДА). ТУ- 6 09 - 335 - 86.

115. Диметилформамид. ГОСТ 20289 74.

116. Диангидрид 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты. ТУ 38.10227 85.

117. Day D.R., Shepard D.D. Micromet Dynamic Cure and Diffusion Monitoring in Thin Coatings. Micromet Instruments, Inc. Report RP016, 2002, http://www.micromet.com.

118. Day D.R., Shepard D.D. Shephard. Moisture diffusion in polymers with microdielectronic sensors. 34th International SAMPE Symposium. May 8- 11, 1989, pp. 2411-2419.

119. Ferroelectric Polymers: Chemistry, Physics and Applications. Ed. by H.S.Nalva. N.Y.: Marcell Dekker, 1995, p. 33.

120. Walinder M. Wetting phenomene on wood. Factors influencing measurements of wood wettability / Doctoral Thesis, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm, 2000, 62 p.

121. Scheeper P., Olthuis W., Bergveld P. The design, fabrication, and testing of corrugated silicon nitride diaphragms. Journal of Microelectromechanical systems. Vol. 3,N1, March 1994

122. Microsoft Exel 2000: справочник, 2-е изд.Под ред. Б.Карпова. Спб: Питер, 2001.512 с.

123. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. Москва, "Наука", 1967, 608 с.

124. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс. Справочник. J1. Химия, 1987.

125. Каталог фирмы Technics. Германия, 1982.

126. Гильман А.Б., Шифрина Р.Р., Потапов В.К., Тузов JI.C., Венгерская Л.Э., Гигорьева Г.А. Изменение свойств и структуры поверхности полиимида под действием тлеющего разряда / Химия высоких энергий, 1993, т. 27, № 2, с. 7984.

127. Цой Б., Карташов Э.М., Шевелев В.В., Валишин А.А. Разрушение: тонких полимерных пленок и волокон. М.: Химия, 1997. - 344с.

128. Жуков А.А. Метод получения и свойства малонапряженных толстых полиимидных покрытий и свободных пленок и технология элементов МЭУ на их основе / Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., М., РГТУ им. К.Э. Циолковского (МАТИ), 1997.-127 с.

129. Гильман А.Б., Драчев А.И., Кузнецов П.П., Лопухова Г.В., Павлов С.А., Потапов В.К. Влияние зарядовых состояний на смачиваемость полиимидных пленок, модифицированных в плазме тлеющего НЧ-разряда / Химия высоких энергий, 1996, т. 30, № 5, с. 373-376.

130. Лебединская М.Л. Исследование ориентации и механических свойств аморфной и кристаллической пленок полиимида на основе пиромеллитовогодиангидрида и 4,4'-диаминодифенилоксида / Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М., НИИПМ им. Г.С. Петрова, 1973. - 171 с.

131. Лурье Е.Г., Казарян Участкина Э.Л., Коврига В.В., Власова К.Н., Доброхотова М.Л., Емельянова Л.Н. Структура полипиромеллитимида и ее влияние на физико-механические свойства / Высокомолекулярные соединения, 1971, №3, стр. 603-607.

132. Вода в полимерах: Пер с англ. /Под ред. С. Роуленда. М.: Мир, 1984. - 555 с.

133. Гильман А.Б., Кузнецов A.A., Лопухова Г.В., Тузов Л.С., Потапов В.К. Химия высоких энергий. 1995. Т.29. № 4. С.294.

134. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: Инострлит. 1963.

135. Атлас спектров химических продуктов. Под ред. В.А. Коптюга. Вып. 2. ИК-спектры полигетероариленов и сопутствующих веществ. Новосибирский институт органической химии СО АН СССР, Новосибирск, 1984.

136. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия. М.: Мир, 1982.

137. Жуков A.A., Коровина И.Ю., Четверов Ю.С. // Тезисы 17 Международной НТК по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Государственный Научный центр РФ ГУП "НПО ОРИОН". 2002. с. 184.

138. Каталог фирмы Du Pont, 2002 (http://www.dupont.com/kapton/)

139. Пленка полиимидная ПМ. ТУ 6 05-1491-72.

140. Пленка полиимидная ПМ-А-1. ТУ 6-05-051-181-76.158. http://www.matweb.com

141. Mittal K.L. (ed.). Polyimides: Synthesis, Characterization and Application, v. 1, 2, Plenum, New York, 1987

142. Bogert T.M., Renshaw R.R. J.Am.Chem. Soc., 1908, v. 30, p. 1140.

143. Edwards W.M., Robinson I.M. Polyimides of pyromellitic acid. Du Pont & Co. Patent US 2710853. 1955.

144. Malba V. M., Liberman V., Bernhardt.:A.F. Vapor deposition polimerization of polyimide for microelectronic applications. J.Vac.Sci and Technol.-A.,1997, v. 15, N 3, Pt.l, pp. 844-848.

145. Honda Т., Arai K.I., Yamaguchi M. Basic Properties of Magnetostrictive Actuators Using Tb-Fe and Sm-Fe Thin Films, 1997, v. E80-C, N 2, pp. 232-238.

146. Толливер Д., Новицки Р., Хесс Д., Горчика Т., Горовитц Б. и др. Плазменная технология в производстве СБИС: Пер. М.: Мир, 1987,470 с.

147. Виноградова С.В., Васнев В.А., Выгодский Я.С. Кардовые полигетероарилены. Синтез, свойства и своеобразие. Успехи химии. 1996, N 65 (3), с. 266-295.

148. Шокшин А. Н. «Мембраны как направление микромеханики», http://www.niifp.zgrad.ru/rusver/micromech/microm.html

149. Физический энциклопедический словарь/ * Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. Кол. Д.М. Алексеев Д.М., Бонч-Бруевич А. М., Боровик-Романов A.C. и др. М. Сов. Энциклопедия, 1983, 928 с.

150. Корзо В.Ф., Черняев В.Н. Диэлектрические пленки в микроэлектронике. М., «Энергия», 1977, 367 с.

151. Дарбинян A.B. Разработка и оптимизация технологического маршрута изготовления полиимидных коммутационных структур для групповой сборки высокоинтегрированных изделий микроэлектроники. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Москва, ФГУП "НИИМП", 2002.

152. Ванников А.В., Гришина А.Д. Фоточувствительные полиимиды: Современное состояние, проблемы, перспективы // Высокомолекулярные соединения, т. А (32), № 9, 1990, сс. 184 1842.

153. Wolany D., Fladung Т., Duda L., Lee J. W., Gantenfort Т., Wiedmann L., Benninghoven A. Combined ToF-SIMS/XPS study of plasma modification and metallization of polyimide // Surface and Interface Analysis, 1999, v. 27, i. 7, pp. 609-617.

154. Goldblatt R. D., Ferreiro L. M., Nunes S. L., Thomas R. R., Chou N. J., Buchwalter L. P., Heidenreich J. E., Chao Т. H. Characterization of water vapor plasma-modified polyimide // Journal of Applied Polymer Science, 1992, v. 46, i. 12, pp. 2189-2202.

155. Loh F. C., Lau С. В., Tan K. L., Kan E. T. Surface modification of polyimide films by graft copolymerization // Journal of Applied Polymer Science, 2003, v. 56, i. 13, pp. 1707- 1713.

156. Особую благодарность автор выражает научному консультанту, доктору технических наук, доценту Жукову Андрею Александровичу за помощь в организации, проведении экспериментов и рекомендациях при оформлении работы.

157. Автор признателен коллективу ОАО"ЦНИИ"Циклон" и лично начальнику отдела, кандидату технических наук Четверову Юрию Степановичу за помощь и поддержку при выполнении работы.