Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

我们的方法可以帮助推动屈肌半导体器件制造领域的进步。我们制造工艺的主要优点是它通过在变形下稳定器件的电流来提高电流。准备绝缘体上的 DUB 硅样品。

此示例已准备好在后续步骤中进行硅隔离。这是其层结构的示意图。灰色代表硅，绿色代表二氧化硅。

红色和蓝色分别是 N-plus 和 P-plus 掺杂区域。以 4， 000 rpm 的速度在样品上旋转涂覆正性光刻胶层 40 秒。接下来，将样品取到热板中，在 90 摄氏度下软烤 90 秒。

软烘烤后，将样品带到紫外线光刻装置中。在那里，将面膜敷在样品上 10 秒钟。检索样本以对其进行显影。

通过将其浸入 Developer 中一分钟来执行此作。然后用去离子水清洗样品，并用氮气吹枪干燥。接下来，将样品在 110 摄氏度下硬烤 5 分钟。

此图表示此时样本的层。继续用电感耦合的等离子反应离子刻蚀机对样品进行 6 分钟的干边处理。完成后，样本具有此结构。

下一步是去除埋藏的氧化层。为此，请制备 49% 的氢氟酸溶液。将样品浸入其中 2 分钟，以去除埋藏的氧化层。

经过酸浴后，再进行清洗和干燥，硅隔离完成。下一步涉及等离子体增强化学气相沉积。在两分钟内，在样品上沉积 130 纳米的二氧化硅牺牲层。

样品上旋涂正性光刻胶，然后进行软烘烤。使用光刻掩模并将样品暴露在紫外线下 10 秒钟。这是样品显影并在 110 摄氏度下硬烤 5 分钟后的表示。

准备一个缓冲氧化物刻蚀容器，并将样品浸入其中 30 秒。清洁和干燥后，结果是部分去除了 CVD 氧化层。通过在样品上旋涂来沉积聚酰亚胺。

将其转移到热板上，开始在 110 摄氏度下退火 3 分钟，然后在 150 摄氏度下退火 10 分钟。然后，将样品移至具有氮气气氛的柱温箱中，继续在 230 摄氏度下退火 60 分钟。聚酰亚胺层覆盖样品，并为二氧化硅牺牲层提供表面。

继续用等离子体增强化学气相沉积沉积 130 纳米二氧化硅层 2 分钟。使用正性光刻胶敷上面膜，用 10 秒的紫外线照射，然后显影。执行软烘焙和硬烘焙。

将样品浸入缓冲氧化物蚀刻中 30 秒，然后清洁并干燥，形成硬掩模。接下来，使用反应离子蚀刻将聚酰亚胺干边 20 分钟。用缓冲氧化物蚀刻去除氧化层，然后清洁并干燥样品。

现在，将样品带到溅射器中沉积铬和金。之后，在应用光刻掩模之前旋涂正性光刻胶。该样品显影 1 分钟，并在 110 摄氏度下硬烤 5 分钟。

用湿式蚀刻剂蚀刻铬和金层 20 秒，使样品达到这种状态。铬和金湿法蚀刻后，去除光刻胶时要小心，否则金可能会剥落。第二个聚酰亚胺层沉积和第二个金属化步骤与第一个步骤完全相同。

旋涂并退火第二层聚酰亚胺，以产生如图所示的层。沉积和图案化氧化硅层作为干法蚀刻的硬掩模层。接下来，在图案化之前溅射涂覆 20 纳米的铬和 200 纳米的金。

首先添加另一个旋涂的聚酰亚胺层并对其进行退火。使用等离子体增强化学气相沉积，在 8 分钟内沉积 650 纳米的二氧化硅层。在样品上旋涂正性光刻胶后，用 UV 光刻技术应用掩模。

显影样品，硬烘烤，并通过将其浸入缓冲氧化物蚀刻中来对二氧化硅进行图案化。使用反应离子刻蚀对聚酰亚胺干法刻蚀 75 分钟，然后用电感耦合等离子反应离子刻蚀对硅进行干法刻蚀 6 分钟。现在是蚀刻氧化物牺牲层的时候了。

将样品浸入 49% 氢氟酸中 20 分钟。在继续之前，请取出、冲洗并干燥样品。当您使用氢氟酸蚀刻牺牲层时，监控蚀刻进度非常重要。

确保您的课程，设备可能会剥落。现在，用贴在基材上的碳带固定样品。然后将水溶性胶带贴在有图案的一侧。

接下来，瞬间撕掉水溶性胶带。这可以防止器件留在基板上。在预聚物与固化剂的 10：1 混合物中获得脱气的 PDMS。

此外，获得足以覆盖样品的 PET 薄膜。用 PDMS 以 1， 000 rpm 的速度旋转涂覆薄膜 30 秒。然后将薄膜在 110 摄氏度的热板上烘烤 10 分钟。

完成后，将样品放在水溶性胶带上，并将其暴露在紫外线下 30 秒。现在，使用样本和胶片。将带有样品的水溶性胶带贴在 PDMS 涂层 PET 薄膜上。

用移液管小心地将水滴在水溶性胶带上，将其从胶片上去除。用缓慢的水流扫掉水溶性胶带。最后，用镊子夹住样品，然后用氮气吹枪吹干。

这是转移到 PET 薄膜之前的光电晶体管阵列。它由此图中描述的重复光电晶体管单元组成。聚酰亚胺封装的蛇形电极允许器件拉伸。

这是转移到 PDMS 涂层 PET 薄膜上的设备。要测量不同条件下的 IV 特性，请使用与此类似的设置。请注意曲率半径的定义。

这些是对具有不同曲率半径的光电晶体管阵列的 IV 特性的测量。阵列的电气特性与曲率半径无关。该图是不同曲率半径的光电流与暗电流之比，作为电压的函数。

动态范围约为 600 或更高，比 2 伏的偏置电压高。插图显示了测试曲率极值的暗电流图。其低值会导致高动态范围。

一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在 48 小时内完成。在尝试此过程时，重要的是要避免任何可能将电极从其衬底上剥离的行为。按照此程序，如果其他方法可以在与干法蚀刻不同的条件下使用，则可以执行其他方法，例如使用其他气体进行聚合物蚀刻。

开发后，这项技术为柔性设备领域的研究人员探索仿生图像尝试铺平了道路。看完这个视频，你应该对如何制造柔性半导体器件有一个很好的了解。不要忘记，使用必要的试剂可能非常危险，因此在执行此程序时应始终采取预防措施，例如在您的工作站使用面罩、头罩和头带。