横 NIPIN フォト トランジスタを用いた柔軟な画像センサーの作製

私たちのアプローチは、屈筋半導体デバイス製造の分野における進歩を前進させるのに役立ちます。私たちの製造手順の主な利点は、変形下のデバイスの電流安定化によって電流を改善することです。絶縁体サンプルにDUBシリコンを調製します。

このサンプルは、後続のステップでシリコンを分離する準備ができています。これは、そのレイヤー構造の概略図です。グレーはシリコン、グリーンは二酸化ケイ素を表します。

赤と青はそれぞれNプラスとPプラスにドープされた領域です。サンプル上のポジフォトレジスト層を4, 000rpmで40秒間スピンコートします。次に、サンプルをホットプレートに持って行き、摂氏90度で90秒間柔らかく焼きます。

ソフトベーク後、サンプルを紫外線フォトリソグラフィー装置に持って行きます。そこで、サンプルにマスクを10秒間適用します。サンプルを取得して現像します。

これを行うには、現像液に1分間浸します。その後、脱イオン水でサンプルを洗浄し、窒素ブローガンで乾燥させます。次に、サンプルを摂氏110度で5分間固焼きします。

この図は、この時点でのサンプルのレイヤーを表しています。次に、誘導結合したプラズマ反応性イオンエッチャーでサンプルをドライエッジします。完了すると、サンプルはこの構造になります。

次のステップは、埋もれた酸化物層を取り除くことです。これを行うには、フッ化水素酸の49%溶液を準備します。サンプルを2分間浸して、埋もれた酸化物層を取り除きます。

酸浴の後、洗浄と乾燥が続き、シリコンの分離が完了します。次のステップは、プラズマ増強化学気相成長法です。2分間かけて、130ナノメートルの二酸化ケイ素犠牲層をサンプル上に堆積させます。

サンプル上にポジ型フォトレジストをスピンコートし、続いてソフトベークします。フォトリソグラフィーマスクを使用し、サンプルをUVライトに10秒間さらします。これは、現像後のサンプルを表しており、摂氏110度で5分間固く焼きます。

緩衝酸化物エッチングの容器を準備し、サンプルを30秒間浸します。洗浄と乾燥の後、CVD酸化物層が部分的に除去されます。ポリイミドをサンプル上にスピンコーティングして堆積させます。

ホットプレートに移し、110°Cで3分間、次に150°Cで10分間焼きなましを開始します。その後、窒素雰囲気のオーブンに試料を移し、230°Cで60分間アニールを続けます。ポリイミド層はサンプルを覆い、二酸化ケイ素犠牲層の表面を提供します。

続いて、130ナノメートルの二酸化ケイ素層をプラズマ化学気相成長法で2分間堆積させます。ポジ型フォトレジストを使用してマスクを塗布し、10秒間のUV光を浴びてから現像します。柔らかくて硬い焼きます。

サンプルを緩衝酸化物エッチングに30秒間浸漬し、その後洗浄して乾燥させることにより、ハードマスクを形成します。次に、ポリイミドを反応イオンエッチングで20分間ドライエッジします。緩衝酸化物エッチングで酸化物層を除去し、サンプルを洗浄して乾燥させます。

次に、サンプルをスパッタラーに持って行き、クロムと金を堆積させます。その後、ポジ型フォトレジストをスピンコートしてからフォトリソグラフィーマスクを塗布します。このサンプルは1分間現像し、摂氏110度で5分間固焼きしました。

クロムと金の層を湿ったエッチング液で20秒間エッチングし、サンプルをこの状態にします。クロムと金のウェットエッチング後、フォトレジストを取り外す際は注意が必要です。2番目のポリイミド層の堆積と2番目のメタライゼーションステップは、1番目のステップとまったく同じように進行します。

ポリイミドの2番目の層をスピンコートしてアニールし、この図のような層を作ります。ドライエッチング用のハードマスク層として酸化ケイ素層を堆積し、パターニングします。次に、20ナノメートルのクロムと200ナノメートルの金をスパッタコートしてからパターニングします。

まず、ポリイミドのスピンコーティングされた層をもう1つ追加し、アニールします。プラズマ増強化学蒸着法を用いて、650ナノメートルの二酸化ケイ素層を8分間で堆積させます。サンプルにポジ型フォトレジストをスピンコーティングした後、UVフォトリソグラフィーでマスクを塗布します。

サンプルを現像し、ハードベークし、二酸化ケイ素を緩衝酸化物エッチングに浸してパターン化します。反応性イオンエッチングを使用してポリイミドを75分間ドライエッチングし、次に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングでシリコンを6分間ドライエッチングします。次に、酸化物犠牲層をエッチングします。

サンプルを49%フッ化水素酸に20分間浸します。先に進む前に、サンプルを取り出し、すすぎ、乾燥させてください。犠牲層をフッ化水素酸でエッチングする場合、エッチングの進行状況を監視することが重要です。

コースを確認してください、デバイスが剥がれる可能性があります。次に、カーボンテープを基板に貼り付けてサンプルを保持します。次に、パターン化された面に水溶性テープを貼り付けます。

次に、水溶性テープを一瞬で剥がします。これにより、デバイスが基板上に留まるのを防ぎます。10対1の混合物プレポリマーと硬化剤で脱気したPDMSを入手します。

また、サンプルを覆うのに十分なPETフィルムを入手してください。PDMSでフィルムを1, 000rpmで30秒間スピンコーティングします。これに続いて、ホットプレートで110°Cのフィルムを10分間焼きます。

これが完了したら、サンプルを水溶性テープに取り、UVライトに30秒間さらします。次に、サンプルとフィルムの両方で作業します。サンプルと一緒に水溶性テープをPDMSコーティングされたPETフィルムに貼り付けます。

ピペットで水溶性テープに慎重に水を滴下し、フィルムから取り除きます。ゆっくりとした水流を使用して、水溶性テープを掃き出します。最後に、鉗子でサンプルを保持し、窒素ブローガンで乾燥させます。

PETフィルムに転写する前のフォトトランジスタアレイです。これは、この画像に示されているフォトトランジスタセルの繰り返しで構成されています。ポリイミドでカプセル化された蛇行電極により、デバイスを伸ばすことができます。

PDMSコーティングされたPETフィルムに転写した後のデバイスです。さまざまな条件下でIV特性を測定するには、これと同様のセットアップを使用します。曲率半径の定義に注意してください。

これらは、曲率半径が異なるフォトトランジスタアレイのIV特性の測定値です。アレイの電気的特徴は、曲率半径に依存しません。このプロットは、さまざまな曲率半径に対する光電流と暗電流の比率を、電圧の関数として表したものです。

ダイナミックレンジは、バイアス電圧が2ボルト以上高い約600以上です。挿入図には、テストされた曲率の極値における暗電流のプロットがあります。その低い値により、ダイナミックレンジが高くなります。

このテクニックを習得すると、適切に実行すれば、48時間で実行できます。この手順を試みるときは、電極を基板から剥がす可能性のある行為を避けることが重要です。この手順に続いて、他のガスによるポリマーエッチングなどの他の方法も、ドライエッチングとは異なる条件下で使用することができれば、タスクに応じて実行できます。

その開発後、この技術は、フレキシブルデバイスの分野の研究者がバイオインスパイアード画像の試みを探求する道を開きました。このビデオを見れば、フレキシブル半導体デバイスの製造方法について十分に理解できるはずです。必要な試薬を使用して作業することは非常に危険である可能性があるため、この手順を実行するときは、ステーションでマスク、フード、ヘッドギアを使用するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。