自組裝單層（SAM）涂層已成為有源電子器件中表面改性的令人興奮的途徑。在這些單層化學(xué)物質(zhì)之一中構(gòu)建反應(yīng)性和官能團(tuán)的能力允許許多不同的變化：改變反應(yīng)性基團(tuán)允許用戶將少數(shù)組中的一個鍵合到待處理的裝置，而不同的官能團(tuán)。完全改變表面的性質(zhì)。

什么是自組裝單層？

顧名思義，這種處理沉積了單個分子層功能性材料。多年來已經(jīng)開發(fā)出用于該領(lǐng)域的各種化學(xué)品的開發(fā)。最近對這些涂層的關(guān)注已經(jīng)成為產(chǎn)生疏水表面以延長器件壽命的手段。這已經(jīng)引起了對開發(fā)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的群體的興趣，特別是那些使用傳感器（加速度計(jì)和陀螺儀）和麥克風(fēng)的群體，其中典型的設(shè)備環(huán)境充滿了來自環(huán)境的污染。

單層有兩個部分：反應(yīng)性和官能團(tuán)，或頭部和尾部。反應(yīng)性基團(tuán)是在修飾下與表面反應(yīng)形成表面和單層之間的物理鍵的反應(yīng)性基團(tuán)，而官能團(tuán)是執(zhí)行所需功能的末端。兩種最普遍的反應(yīng)性基團(tuán)是硫醇和氯硅烷。在單層沉積在金表面上的地方使用硫醇。該集團(tuán)依賴于黃金和硫磺之間的緊密聯(lián)系。氯硅烷由氯包圍的硅原子組成，通常在三氯硅烷形成中。這適用于表面為硅或二氧化硅（SiO 2 ）且依賴于硅與氧鍵的單層附著力。

官能團(tuán)可以是分為三類：疏水性或抗粘連性，親水性，生物相容性或生物活性。

疏水性或抗粘連性涂層用于使設(shè)備表面拒絕構(gòu)建表面上的水。由于它們起作用的環(huán)境，這最常應(yīng)用于加速度計(jì)，麥克風(fēng)和陀螺儀。這可以保護(hù)環(huán)境中的水分積聚，使兩個表面永久粘附在一起。

親水涂層試圖通過尋求與液體結(jié)合來抵抗另一條路面的靜摩擦。通過這樣做，可以在設(shè)備上的大面積上拉伸單個液滴。當(dāng)發(fā)生這種情況時，不再有液體聚集在表面上，因此無法形成多余的液體。

生物相容性或生物活性涂層在醫(yī)療器械和實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了許多用途芯片市場，其中設(shè)備可用于分析許多生物材料。常見的例子是糖尿病患者的血糖分析測試和針對疾病的藥物的DNA特異性涂層。

沉積方法

目前，有兩種主要的沉積方法：浸沒和氣相沉積。

浸沒技術(shù)只需要將待處理的表面浸沒在單層溶液中并放置24-48小時。這為涂層提供了足夠的時間與表面結(jié)合并成為完全有組織的單層。該方法的設(shè)備成本相對較低，但對于化學(xué)品的壽命來說可能是麻煩的。由于與環(huán)境濕氣的反應(yīng)，如果單層溶液在粘合到表面之前發(fā)生反應(yīng)，它會聚合并變干。必須小心將化學(xué)品儲存在干燥的環(huán)境中。

氣相沉積技術(shù)現(xiàn)在變得令人感興趣，因?yàn)榭梢詫⑼扛卜椒ńY(jié)合到標(biāo)準(zhǔn)制造工藝流程中。沉積在真空條件下進(jìn)行，消除了化學(xué)品早期聚合的風(fēng)險，并且將完全有組織的單層膜所需的沉積時間從最多48小時急劇減少到幾分鐘。除此之外，現(xiàn)在存在這樣的系統(tǒng)，其中電子設(shè)備的蝕刻和釋放以及這些設(shè)備的后續(xù)涂層可以在單個系統(tǒng)中發(fā)生而不會破壞真空，確保用于保護(hù)敏感設(shè)備的最佳手段。

發(fā)布的MEMS器件示例

在這些新型真空系統(tǒng)中減少沉積時間已經(jīng)引起人們對真空系統(tǒng)的興趣以及它們沉積能力的能力不同用戶需要的各種膠片，并為未來的設(shè)計(jì)師提供了一個非常強(qiáng)大的下一代設(shè)備系統(tǒng)。

為什么要使用SAM涂層？

SAM涂層最終為設(shè)計(jì)人員和制造商提供了一種能夠通過減少額外制造和工藝步驟的方法來修改其器件的能力。已經(jīng)開發(fā)了在粘滯失效的情況下的解決方案，其中裝置具有插入到工藝流程中的額外步驟以使裝置的表面粗糙化并減少暴露的表面積以抑制水分形成。該方法需要許多額外的步驟，從層沉積到層圖案化，以僅將待處理的區(qū)域暴露于該過程。這可能會導(dǎo)致額外增加5到10個步驟。這些步驟中的一些還可以包括一些組可能希望完全避免的漂洗和臨界點(diǎn)干燥（CPD）方法。這減慢了開發(fā)時間，并不是所有器件的可行解決方案，特別是在Bio-MEMS器件的情況下。

發(fā)布具有抗粘連涂層的RF MEMS器件

在Bio-MEMS中，實(shí)驗(yàn)室可用的方法有限片上（LOC）小組希望制作手持式生物分析設(shè)備。 SAM涂層的開發(fā)迅速增加了這些新設(shè)備的產(chǎn)生，其中由于能夠滿足特定涂層的能力，其他方法不適用。在同一裝置上放置不同涂層的能力也允許在早期階段開發(fā)多測試系統(tǒng)。小組現(xiàn)在致力于藥物測試裝置，其中可以使用針對特定化學(xué)品定制的SAM涂層從單個分析樣品進(jìn)行多個測試。還使用SAM涂層開發(fā)了新的癌癥治療方法，其中應(yīng)用于藥物的涂層被開發(fā)成僅針對特定類型的細(xì)胞以通過將治療針對需要的地方而不是整體治療來減少患者的疾病。作為在對抗癌癥時蹂躪人體的化學(xué)療法。