Fabricación del Sensor de imagen Flexible basado en Lateral NIPIN fototransistores

Se presenta un detallado método para fabricar un deformable lateral NIPIN fototransistor arreglo de discos para sensores de imagen curvada. La matriz de fototransistor con una forma de malla abierta, que está compuesto por islas de silicio fino y elásticos interconectores metálicos, proporciona flexibilidad y elasticidad. El analizador de parámetro caracteriza la propiedad eléctrica del fototransistor fabricado.

Nuestro enfoque puede ayudar a avanzar en el progreso en el campo de la fabricación de dispositivos semiconductores flexores. La principal ventaja de nuestro procedimiento de fabricación es que mejora la corriente eléctrica mediante la estabilización de la corriente de los dispositivos bajo deformación. Prepare una muestra de silicio DUB en aislante.

Esta muestra está lista para el aislamiento de silicio en los pasos siguientes. Esta es una representación esquemática de su estructura de capas. El gris representa el silicio, el verde, el dióxido de silicio.

El rojo y el azul son regiones dopadas N-plus y P-plus, respectivamente. Aplicar una capa de fotorresistencia positiva sobre la muestra a 4.000 rpm durante 40 segundos. A continuación, lleve la muestra a una placa caliente para hornearla suavemente a 90 grados centígrados durante 90 segundos.

Después del horneado suave, lleve la muestra a una configuración de fotolitografía ultravioleta. Allí, aplique una mascarilla a la muestra durante 10 segundos. Recupera la muestra para revelarla.

Para ello, sumérgelo en el revelador durante un minuto. A continuación, limpie la muestra en agua desionizada y séquela con la pistola de nitrógeno. A continuación, hornee la muestra a 110 grados centígrados durante cinco minutos.

Este diagrama representa las capas de la muestra en este punto. Continúe con el borde seco de la muestra con un grabador de iones reactivo al plasma acoplado inductivamente durante seis minutos. Cuando está listo, la muestra tiene esta estructura.

El siguiente paso es eliminar la capa de óxido enterrada. Para hacer esto, prepare una solución al 49% de ácido fluorhídrico. Sumerja las muestras en él durante dos minutos para eliminar la capa de óxido enterrada.

Después del baño de ácido, seguido de la limpieza y el secado, el aislamiento de silicona es completo. El siguiente paso consiste en la deposición química de vapor mejorada con plasma. Durante dos minutos, deposite una capa de sacrificio de dióxido de silicio de 130 nanómetros sobre la muestra.

Centrifugar la fotorresistencia positiva en la muestra, seguida de un horneado suave. Utilice una máscara de fotolitografía y exponga la muestra a la luz ultravioleta durante 10 segundos. Esta es una representación de la muestra después de que se revela y se hornea a 110 grados centígrados durante cinco minutos.

Prepare un recipiente de grabado de óxido tamponado y sumerja la muestra en él durante 30 segundos. Después de la limpieza y el secado, el resultado es la eliminación parcial de la capa de óxido CVD. Depositar la poliimida mediante un recubrimiento giratorio sobre la muestra.

Transfiéralo a una placa calefactora para comenzar a recocerlo a 110 grados Celsius durante tres minutos, luego a 150 grados Celsius durante 10 minutos. Luego, mueva la muestra a un horno con atmósfera de nitrógeno y continúe recociéndola a 230 grados centígrados durante 60 minutos. La capa de poliimida cubre la muestra y proporciona una superficie para una capa de sacrificio de dióxido de silicio.

Continúe depositando una capa de dióxido de silicio de 130 nanómetros con deposición química de vapor mejorada con plasma durante dos minutos. Use fotorresistencia positiva para aplicar una mascarilla, con 10 segundos de luz ultravioleta, y luego revele. Realice un horneado suave y duro.

Forme una mascarilla dura sumergiendo la muestra en un grabado de óxido tamponado durante 30 segundos, seguido de una limpieza y secado. A continuación, borde seco la poliimida con grabado iónico de reacción durante 20 minutos. Retire la capa de óxido con un grabado de óxido tamponado, luego limpie y seque la muestra.

Ahora, lleve la muestra a un pulverizador para depositar cromo y oro. Después de eso, centrifuga la capa fotorresistente positiva antes de aplicar una máscara de fotolitografía. Esta muestra se ha desarrollado durante un minuto y se ha horneado a 110 grados centígrados durante cinco minutos.

Grabe las capas de cromo y oro con un grabador húmedo durante 20 segundos, para llevar la muestra a este estado. Después del grabado húmedo con cromo y oro, tenga cuidado al quitar la fotorresistencia, de lo contrario, el oro puede despegarse. La segunda capa de poliimida, la deposición y la segunda metalización, se desarrollan exactamente igual que la primera.

Hilar, recubrir y recocer la segunda capa de poliimida para producir capas como las que se muestran en este diagrama. Deposite y modele una capa de óxido de silicio como una capa de máscara dura para el grabado en seco. A continuación, aplica una capa de 20 nanómetros de cromo y 200 nanómetros de oro antes de modelarlo.

Comience agregando otra capa de poliimida recubierta de centrifugación y recociéndola. Utilice la deposición química de vapor mejorada con plasma para depositar una capa de dióxido de silicio de 650 nanómetros durante ocho minutos. Después de aplicar el recubrimiento de centrifugado fotorresistente positivo en la muestra, aplique una máscara con fotolitografía UV.

Revele la muestra, hornee y modele el dióxido de silicio sumergiéndolo en un grabado de óxido tamponado. Utilice el grabado iónico reactivo para grabar en seco la poliimida durante 75 minutos, luego grabar en seco el silicio durante seis minutos con grabado iónico reactivo por plasma acoplado inductivamente. Ahora es el momento de grabar la capa de sacrificio de óxido.

Sumerja la muestra en ácido fluorhídrico al 49% durante 20 minutos. Recupere, enjuague y seque la muestra antes de continuar. Cuando se graba la capa de sacrificio con ácido fluorhídrico, es importante controlar el progreso del grabado.

Asegúrese de su curso, el dispositivo puede despegarse. Ahora, sostenga la muestra con cinta de carbón aplicada al sustrato. A continuación, fije la cinta soluble en agua al lado estampado.

A continuación, retire la cinta soluble en agua en un instante. Esto evita que el dispositivo permanezca en el sustrato. Obtenga PDMS desgasificado en una mezcla de prepolímero 10 a 1 para el agente de curado.

Además, obtenga una película de PET suficiente para cubrir la muestra. Frote la película con el PDMS a 1.000 rpm durante 30 segundos. A continuación, hornee la película en una placa calefactora a 110 grados centígrados durante 10 minutos.

Una vez hecho esto, coloque la muestra en la cinta soluble en agua y expóngala a la luz ultravioleta durante 30 segundos. Ahora, trabaja tanto con la muestra como con la película. Fije la cinta soluble en agua con la muestra a la película de PET recubierta de PDMS.

Con una pipeta, deje caer agua con cuidado sobre la cinta soluble en agua para eliminarla de la película. Emplee un flujo lento de agua para barrer la cinta soluble en agua. Finalmente, sostenga la muestra con pinzas y séquela con una pistola de nitrógeno.

Esta es la matriz de fototransistores antes de ser transferida a una película de PET. Consiste en células fototransistores repetidas que se muestran en esta imagen. Los electrodos serpentino encapsulados en poliimida permiten que el dispositivo se estire.

Aquí está el dispositivo después de la transferencia a una película de PET recubierta de PDMS. Para medir las características IV en diferentes condiciones, utilice una configuración similar a esta. Observe la definición del radio de curvatura.

Se trata de mediciones de las características IV del conjunto de fototransistores, con diferentes radios de curvatura. Las características eléctricas del conjunto son independientes del radio de curvatura. Este gráfico es de la relación entre la fotocorriente y la corriente oscura, en función del voltaje, para diferentes radios de curvatura.

El rango dinámico es de aproximadamente 600 o más por encima de un voltaje de polarización de dos voltios. El recuadro tiene gráficos de la corriente oscura en los extremos de curvatura probados. Su bajo valor provoca el alto rango dinámico.

Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en 48 horas, si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante evitar cualquier acto que pueda despegar los electrodos de su sustrato. Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como el grabado con polímeros con otros gases, si se pueden utilizar en condiciones diferentes a las utilizadas en el grabado en seco.

Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de los dispositivos flexibles exploraran intentos de imágenes bioinspiradas. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo fabricar un dispositivo semiconductor flexible. No olvide que trabajar con los reactivos necesarios puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones, como el uso de mascarillas, capuchas y cascos en su estación, al realizar este procedimiento.