Phương pháp lắng đọng Parylene siêu mỏng có độ kiểm soát cao và độ tin cậy cao

Micro and Nano Systems Letters - 2018
Yaoping Liu1, Dongyang Kang2, Wangzhi Dai1, Haida Li1, Wei Wang2,1,3, Yu-Chong Tai2
1Institute of Microelectronics, Peking University, Beijing, China
2Electrical Engineering, Caltech, Pasadena, USA
3National Key Lab of Micro/Nano Fabrication Technology, Beijing, China

Tóm tắt

Nhờ vào tính chất rào cản xuất sắc và khả năng chế tạo dễ dàng, Parylene đã được sử dụng tích cực trong hệ thống vi cơ điện. Một lớp màng Parylene siêu mỏng với độ dày nhỏ hơn 100 nm thường được yêu cầu để điều chỉnh chính xác tính chất bề mặt của nền hoặc bảo vệ đơn vị chức năng. Quy trình lắng đọng Parylene thương mại có sẵn là một quy trình lắng đọng hơi hóa học xác định khối lượng dimer với mức sản xuất cao (tức là độ chính xác lắng đọng thấp về kiểm soát độ dày), khoảng 1.6 μm/g (tỷ lệ độ dày màng so với khối lượng dimer được nạp) cho máy móc trong phòng thí nghiệm của tác giả. Do đó, rất khó để chuẩn bị một lớp màng Parylene có độ dày nhỏ hơn 100 nm một cách có kiểm soát và đáng tin cậy, điều này yêu cầu một khối lượng dimer nhỏ hơn 62.5 mg. Bài báo này báo cáo một phương pháp để chế tạo các lớp màng Parylene siêu mỏng với độ dày danh nghĩa xuống đến 1 nm. Một buồng lắng đọng tự chế đã được lắp đặt và kết nối với buồng máy thông thường qua một lỗ khoan vi mô có kích thước nhỏ hơn 1 mm. Theo lý thuyết dòng phân tử tự do, áp suất bên trong buồng lắng đọng có thể được giảm dự đoán và kiểm soát, từ đó đạt được một mức lắng đọng Parylene siêu thấp, thấp tới 0.08 nm/g, thành công. Độ chính xác lắng đọng đã được tăng lên gấp 4 bậc so với lắng đọng Parylene trực tiếp. Kỹ thuật lắng đọng Parylene siêu mỏng có kiểm soát cao và đáng tin cậy này sẽ tìm thấy các ứng dụng đầy hứa hẹn trong điện tử linh hoạt và các vi mạch sinh học.

Từ khóa

#Parylene #lắng đọng siêu mỏng #hệ thống vi cơ điện #điện tử linh hoạt #vi mạch sinh học

Tài liệu tham khảo

Wang RX, Huang XJ, Liu GF, Wang W, Dong FT, Li ZH (2010) Fabrication and characterization of a Parylene-based three-dimensional microelectrode array for use in retinal prosthesis. J Microelectromech Syst 19(2):367–374

Yu HQ, Zheng NG, Wang W, Wang S, Zheng XX, Li ZH (2013) Electroplated nickel multielectrode microprobes with flexible Parylene cable for neural recording and stimulation. J Microelectromech Syst 22(5):1199–1206

Yu HQ, Xiong WJ, Zhang HX, Wang W, Li ZH (2014) A Parylene self-locking cuff electrode for peripheral nerve stimulation and recording. J Microelectromech Syst 23(5):1025–1035

Lei YH, Liu YP, Wang W, Wu WG, Li ZH (2011) Studies on Parylene C-caulked PDMS (pcPDMS) for low permeability required microfluidics applications. Lab Chip 11:1385–1388

Liu YP, Zhang LQ, Mo C, Cao YP, Wu WG, Wang W (2016) Caulking polydimethylsiloxane molecular networks by thermal chemical vapor deposition of Parylene C. Lab Chip 16:4220–4229

Wang W, Kang DY, Tai YC (2016) Reliable deposition of ultra-thin parylene. In: Proceeding of the 29th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (IEEE MEMS’ 2016), pp 462–464

Nishinaka Y, Jun R, Prihandana GS, Miki N (2013) Fabrication of polymer microneedle electrodes coated with nanoporous Parylene. Jpn J Appl Phys 52:06GL10

Rapp BE, Boigt A, Dirschka M, Lange K (2012) Deposition of ultrathin Parylene C films in the range of 18 nm to 142 nm: controlling the layer thickness and assessing the closeness of the deposited films. Thin Solid Films 520(15):4884–4888

Von Metzen RP, Lass N, Ruther P, Stieglitz T (2011) Diffusion-limited deposition of Parylene C. J Microelectromech Syst 20(1):239–251

Lin M, Chen QY, Wang ZW, Fang YC, Liu JF, Yang YC, Wang W, Cai YM, Huang R (2017) Flexible polymer device based on Parylene-C with memory and temperature sensing functionalities. Polymer 9(8):310

Kang DY, Matsuki S, Tai YC (2015) Study of the hybrid parylene/PDMS material. In: Proceeding of the 28th IEEE international conference on micro electro mechanical systems (IEEE MEMS’ 2015), pp 397–400

Fortin JB, Lu TM (2002) A model for the chemical vapor deposition of Poly(para-xylylene) (Parylene) thin films. Chem Mater 14(5):1945–1949

Ivchenko IN, Loyalka SK, Tompson RV (eds) (2007) The free-molecular regime. In: Analytical methods for problems of molecular transport. Fluid mechanics and its applications, vol 83. Springer, Dordrecht, pp 91–140

Thông tin
Thông tin xuất bản

Micro and Nano Systems Letters

Thông tin tác giả