Fabrication du capteur d’Image Flexible basé sur latérale Mikael Phototransistors

Notre approche peut contribuer à faire progresser le domaine de la fabrication de dispositifs semi-conducteurs fléchisseurs. Le principal avantage de notre procédé de fabrication est qu’il améliore le courant électrique par la stabilisation du courant des dispositifs en déformation. Préparez un échantillon de silicium sur isolant DUB.

Cet échantillon est prêt pour l’isolation du silicium dans les étapes suivantes. Il s’agit d’une représentation schématique de sa structure de couche. Le gris représente le silicium, le vert, le dioxyde de silicium.

Le rouge et le bleu sont respectivement des régions dopées N-plus et P-plus. Appliquez une couche de photorésine positive sur l’échantillon à 4 000 tr/min pendant 40 secondes. Ensuite, apportez l’échantillon sur une plaque chauffante pour le cuire doucement à 90 degrés Celsius pendant 90 secondes.

Après la cuisson douce, apportez l’échantillon à une installation de photolithographie ultraviolette. Là, appliquez un masque sur l’échantillon pendant 10 secondes. Récupérez l’échantillon pour le développer.

Pour ce faire, immergez-le dans le révélateur pendant une minute. Ensuite, nettoyez l’échantillon dans de l’eau déminéralisée et séchez-le avec la sarbacane à azote. Ensuite, faites cuire l’échantillon à 110 degrés Celsius pendant cinq minutes.

Ce diagramme représente les couches de l’échantillon à ce stade. Passez à l’étalon sec de l’échantillon à l’aide d’un graveur ionique réactif au plasma à couplage inductif pendant six minutes. Une fois terminé, l’échantillon a cette structure.

L’étape suivante consiste à enlever la couche d’oxyde enterrée. Pour ce faire, préparez une solution à 49 % d’acide fluorhydrique. Trempez-y les échantillons pendant deux minutes pour enlever la couche d’oxyde enterrée.

Après le bain d’acide, suivi du nettoyage et du séchage, l’isolation du silicium est complète. L’étape suivante implique le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Pendant deux minutes, déposez une couche sacrificielle de dioxyde de silicium de 130 nanomètres sur l’échantillon.

Couche de résine photosensible positive par centrifugation sur l’échantillon, suivie d’une cuisson douce. Utilisez un masque de photolithographie et exposez l’échantillon à la lumière UV pendant 10 secondes. Il s’agit d’une représentation de l’échantillon après son développement et sa cuisson dure à 110 degrés Celsius pendant cinq minutes.

Préparez un récipient de gravure à l’oxyde tamponné et immergez-y l’échantillon pendant 30 secondes. Après le nettoyage et le séchage, le résultat est l’élimination partielle de la couche d’oxyde CVD. Déposez le polyimide en l’enrobant par centrifugation sur l’échantillon.

Transférez-le sur une plaque chauffante pour commencer à le recuire à 110 degrés Celsius pendant trois minutes, puis à 150 degrés Celsius pendant 10 minutes. Ensuite, déplacez l’échantillon dans un four avec une atmosphère d’azote et continuez à le recuire à 230 degrés Celsius pendant 60 minutes. Une couche de polyimide recouvre l’échantillon et fournit une surface pour une couche sacrificielle de dioxyde de silicium.

Continuez en déposant une couche de dioxyde de silicium de 130 nanomètres avec un dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma pendant deux minutes. Utilisez une résine photosensible positive pour appliquer un masque, avec 10 secondes de lumière UV, puis développez. Effectuez une cuisson molle et dure.

Formez un masque dur en immergeant l’échantillon dans un mordançage à l’oxyde tamponné pendant 30 secondes, puis en le nettoyant et en le séchant. Ensuite, séchez le bord du polyimide à l’aide de la gravure ionique à réaction pendant 20 minutes. Retirez la couche d’oxyde avec un mordançage à l’oxyde tamponné, puis nettoyez et séchez l’échantillon.

Maintenant, apportez l’échantillon à un pulvérisateur pour déposer du chrome et de l’or. Après cela, appliquez une photorésine positive avant d’appliquer un masque de photolithographie. Cet échantillon a été développé pendant une minute et cuit dur à 110 degrés Celsius pendant cinq minutes.

Gravez les couches de chrome et d’or avec un agent de gravure humide pendant 20 secondes, pour amener l’échantillon à cet état. Après la gravure humide au chrome et à l’or, faites attention lorsque vous retirez la résine photosensible, sinon l’or pourrait se décoller. Le dépôt de la deuxième couche de polyimide et les secondes étapes de métallisation se déroulent exactement comme la première.

Étalage par centrifugation et recuit la deuxième couche de polyimide pour produire des couches telles que celles illustrées dans ce schéma. Déposez et tracez une couche d’oxyde de silicium comme couche de masque dur pour la gravure à sec. Ensuite, vaporisez une couche de 20 nanomètres de chrome et de 200 nanomètres d’or avant de le motif.

Commencez par ajouter une autre couche de polyimide enduite de centrifugation et recuite-la. Utilisez le dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma pour déposer une couche de dioxyde de silicium de 650 nanomètres pendant huit minutes. Après avoir appliqué un revêtement de photorésine positive par centrifugation sur l’échantillon, appliquez un masque avec photolithographie UV.

Développez l’échantillon, faites-le cuire à haute température et modélisez le dioxyde de silicium en l’immergeant dans une gravure à l’oxyde tamponné. Utilisez la gravure ionique réactive pour graver à sec le polyimide pendant 75 minutes, puis la gravure à sec du silicium pendant six minutes avec la gravure ionique réactive au plasma à couplage inductif. Il est maintenant temps de graver la couche sacrificielle d’oxyde.

Immergez l’échantillon dans de l’acide fluorhydrique à 49 % pendant 20 minutes. Récupérez, rincez et séchez l’échantillon avant de continuer. Lorsque vous gravez la couche sacrificielle avec de l’acide fluorhydrique, il est important de surveiller la progression de la gravure.

Assurez-vous que votre trajectoire, l’appareil peut se décoller. Maintenant, tenez l’échantillon avec du ruban de carbone appliqué sur le substrat. Fixez ensuite du ruban soluble dans l’eau sur le côté à motifs.

Ensuite, retirez le ruban soluble dans l’eau en un instant. Cela empêche l’appareil de rester sur le substrat. Obtenez du PDMS dégazé dans un mélange de 10 à 1 prépolymère à agent de durcissement.

Procurez-vous également un film PET suffisant pour couvrir l’échantillon. Appliquez une couche de rotation du film avec le PDMS à 1 000 tr/min pendant 30 secondes. Ensuite, faites cuire le film sur une plaque chauffante à 110 degrés Celsius pendant 10 minutes.

Lorsque cela est fait, placez l’échantillon sur le ruban soluble dans l’eau et exposez-le à la lumière UV pendant 30 secondes. Maintenant, travaillez à la fois avec l’échantillon et le film. Fixez le ruban soluble dans l’eau avec l’échantillon au film PET enduit de PDMS.

À l’aide d’une pipette, déposez délicatement de l’eau sur le ruban soluble dans l’eau pour le retirer du film. Utilisez un écoulement lent de l’eau pour balayer le ruban soluble dans l’eau. Enfin, tenez l’échantillon à l’aide d’une pince et séchez-le à l’aide d’une soufflette à azote.

Il s’agit du réseau de phototransistors avant d’être transféré sur un film PET. Il se compose de cellules phototransistors répétitives représentées sur cette image. Les électrodes serpentines encapsulées dans du polyimide permettent à l’appareil de s’étirer.

Voici l’appareil après transfert sur un film PET enduit de PDMS. Pour mesurer les caractéristiques IV dans différentes conditions, utilisez une configuration similaire à celle-ci. Notez la définition du rayon de courbure.

Il s’agit de mesures des caractéristiques IV du réseau de phototransistors, avec différents rayons de courbure. Les caractéristiques électriques du réseau sont indépendantes du rayon de courbure. Ce graphique représente le rapport entre le photocourant et le courant d’obscurité, en fonction de la tension, pour différents rayons de courbure.

La plage dynamique est d’environ 600 ou plus au-dessus d’une tension de polarisation de deux volts. L’encart comporte des tracés du courant d’obscurité aux extrêmes de courbure testés. Sa faible valeur est à l’origine d’une plage dynamique élevée.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 48 heures, si elle est bien exécutée. Lors de cette procédure, il est important d’éviter tout acte susceptible de décoller les électrodes de son substrat. En suivant cette procédure, d’autres méthodes, comme la gravure de polymères avec d’autres gaz, peuvent être effectuées à la tâche, si elles peuvent être utilisées dans des conditions différentes de celles utilisées dans la gravure à sec.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des dispositifs flexibles pour explorer les tentatives d’images bio-inspirées. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication d’un dispositif semi-conducteur flexible. N’oubliez pas que travailler avec les réactifs nécessaires peut être extrêmement dangereux et que des précautions, telles que l’utilisation de masques, de cagoules et de couvre-chefs à votre poste, doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.