Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 59 s
Description: 学ぶ 横NIPINフォトトランジスタアレイの作製法。シリコン島と伸縮性金属配線による開放メッシュ構造で、曲げ変形下でも電流安定性を向上させる柔軟な半導体デバイスの製造技術を習得できます。

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この研究は、創造的な材料探索プログラムを通じて国立研究財団の韓国 (NRF) 科学省と ICT (NRF 2017M3D1A1039288) によって資金を供給によって支えられました。また、本研究は、情報と通信技術振興 (IITP) 助成 (MSIP) (No.2017000709、統合的なアプローチを使用して物理的に複製の暗号プリミティブの韓国政府によって資金を供給された研究所によって支えられました。ランダム レーザーおよび光電子工学)。

注意: いくつかの化学物質 (すなわち。、フッ化水素酸、バッファー酸化エッチング液、イソプロピル アルコールなど。) このプロトコルは健康に有害なことができます。任意のサンプルの準備が行われる前に、関連するすべての材料の安全データ用紙を参照してください。適切な個人用保護具を使用 (e.g。、白衣、安全メガネ、手袋) とコントロールをエンジニア リング (e.g。 ウェット ステーション、ドラフトチャンバー) 腐食液や溶剤を取り扱うとき。
1. Si ドーピングとの分離
注:図 1a - 1 dを参照してください。
<ol><li>次のように条件をイオン注入によるドープした SOI ウェハを準備: 80/50 のホウ素、ドーパント リン/エネルギー keV とドーピング、それぞれ 5 × 101510 3 ×15 cm-3 n+の p+の線量。ウェーハの結晶性を回復するには、イオン注入後炉で 120 分間 1,000 ° C の温度でサンプルをアニールします。高い加工安定性のイオン注入工程国立 NanoFab センター (NNFC) からを使用し、深い深度 (図 1 a) をドーピングによってドープした試料を準備します。</li>
	<li>ネイティブの酸化を削除するには、ディップ 5 バッファー酸化エッチング液 (BOE) のテフロンひしゃくを使用してさいの目に切ったサンプル s、アセトン、イソプロピル アルコール (IPA)、純水 (DI) と順番にさいの目に切ったサンプルをきれい。</li>
	<li>Si の分離 (図 1 b) (PR) フォトレジスト パターンを形成します。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>乾燥 100 W 高周波電力、0 W 誘導電源、30 mTorr チャンバー圧力・ 6 分 (図 1 c) SF6ガス (40 sccm) を誘導結合プラズマ反応性イオン エッチング (ICP 理恵) を用いたシリコンのサンプルをエッチングします。</li>
	<li>埋め込み酸化膜層を削除するには、フッ化水素酸 49% テフロンひしゃく (図 1 d) を使用して、2 分間試料を浸漬します。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。水分を削除するには、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でサンプルを乾燥します。</li>
</ol>2. 犠牲酸化層の堆積
注:図 1e - 1 gを参照してください。
<ol><li>130 の厚さと SiO2犠牲層を預金 nm プラズマ強化化学気相堆積 (PECVD) を 230 ° C の温度、20 W RF 電力、1000 mTorr 圧力、SiH4ガス (100 sccm) と N2O 2 分 ( (800 sccm) をガス図 1e)。</li>
	<li>SiO2犠牲層 (図 1 f) のマスクとして PR 層をパターンします。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して N2吹き矢を鉗子で保持しながら乾かして 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>プラズマ CVD 酸化膜をパターン化する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃく (図 1 g) を使用して s。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。水分を削除するには、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でサンプルを乾燥します。</li>
</ol>3. ポリイミドおよび最初のメタライゼーションの実行の最初の層の堆積
<ol><li>60 4,000 rpm でサンプルのコート ポリイミド (PI) をスピン s、ホット プレート上で 10 分間 150 ° C と 110 ° C、3 分でそれをアニールし、N2オーブン (図 1 h) を指定して N2雰囲気の中で 60 分 230 ° C でそれをアニールします。</li>
	<li>130 の厚さで SiO2層の入金温度 230 ° C、20 W 高周波電力、1,000 mTorr 圧力、SiH4ガス (100 sccm)、プラズマ CVD を用いた nm と N2O ガス (800 sccm) を 2 分間。</li>
	<li>PI のハードマスク層として SiO2パターンはドライ エッチング (図 1i) です。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
		<li>SiO2ハードマスクをパターン化する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃくを使用して s の DI 水できれいにし、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でそれを乾燥します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>30 W 高周波電力、RIE を用いた PI ・ ドライエッチ O2ガス (30 sccm)、Ar ガス (70 sccm) 20 分。</li>
	<li>プラズマ CVD 酸化膜を削除する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃくを使用して s。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。水分を削除するには、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でサンプルを乾燥します。</li>
	<li>スパッタ法による Cr/Au の 10 nm/200 nm の厚さを入金します。</li>
	<li>Cr/Au 金属層 (図 1 j) のパターンします。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。PR を強化するには、ハード 110 ° C、5 分でサンプルを焼きます。</li>
		<li>それぞれ 60 の s/20 s のウェット エッチングと Cr/Au 層をエッチングします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。水分を削除するには、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でサンプルを乾燥します。 注: クリーニング プロセスが PI 層の剥離の危険性があるので非常に注意します。</li>
</ol>4. ポリイミドや 2 番目の配線を行うの 2 番目の層の堆積
<ol><li>スピンコーター PI 60 4,000 rpm でサンプルの s、ホット プレート上で 10 分間 150 ° C と 110 ° C、3 分でそれをアニールし、N2オーブン (図 1 k) に供給することにより N2雰囲気の中で 60 分 230 ° C でそれをアニールします。</li>
	<li>130 nm の厚さで SiO2層の入金 PECVD 230 ° C の温度で、20 W 高周波電力、1,000 mTorr 圧力、SiH4ガス (100 sccm)、N2O 2 分 (800 sccm) をガスします。</li>
	<li>ドライ エッチング (図 1 l) のハードマスク層として SiO2 をパターンします。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
		<li>SiO2ハードマスクをパターン化する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃくを使用して s の DI 水できれいにし、鉗子で保持しながら、N2吹き矢でそれを乾燥します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ドライ エッチング 30 W RF 電力と RIE を用いた PI O2ガス (30 sccm)、Ar ガス (70 sccm) 50 分間。</li>
	<li>プラズマ CVD 酸化膜を削除する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃくを使用して s。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。</li>
	<li>スパッタ コーティングによる Cr/Au の 10 nm/200 nm 厚を預金します。</li>
	<li>Cr/Au 金属層 (図 1 の m) のパターンします。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
		<li>それぞれ 60 の s/20 s のウェット エッチング液による Cr/Au 層をエッチングします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。</li>
	<li>水分を削除するには、鉗子で保持しながら窒素吹き矢できれいな基板を乾燥します。 注: ポリイミド層を剥離の危険性がある、ので非常に慎重に洗浄プロセスを実行します。</li>
</ol>5. サンプル PI と穴とメッシュ構造で開口部をカプセル化します。
<ol><li>スピンコーター PI 60 4,000 rpm でサンプルの s、ホット プレート上で 10 分間 150 ° C と 110 ° C、3 分でそれをアニールし、を活かして、オーブン (図 1 n) N2 N2雰囲気の中で 60 分 230 ° C でそれをアニールします。</li>
	<li>650 nm の厚さで SiO2層の入金 PECVD 230 ° C の温度で、20 W 高周波電力、1,000 mTorr 圧力、SiH4ガス (100 sccm)、N2O ガス (800 sccm) 8 分。</li>
	<li>ドライ エッチングのパターン ハード マスク レイヤーとして SiO2 。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥を 2 分間開発者のサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
		<li>SiO2ハード マスク パターン、テフロンひしゃくを使用して 1 分 30 秒の BOE でサンプルを浸し、DI 水できれいにし鉗子で保持しながら、N2吹き矢でそれを乾燥します。 注: パターンのサイズが小さいため必要だ以前の開発時間より長くを開発できるように。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ドライ エッチング 30 W RF 電力と RIE を用いた PI O2ガス (30 sccm)、Ar ガス (70 sccm) 75 分。</li>
	<li>ドライは、100 W RF 電力 0 W 誘導電源 30 mTorr 燃焼室圧力と 6 分 (図 1o) 40 sccm SF6ガス ICP-RIE によるシリコンをエッチングします。</li>
	<li>プラズマ CVD 酸化膜を削除するには、1 分 30 秒、テフロンひしゃくを使用しての BOE でサンプルをディップします。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。</li>
	<li>130 nm の厚さで SiO2層の入金 PECVD 230 ° C の温度で、20 W 高周波電力、1000 mTorr 圧力、SiH4ガス (100 sccm)、N2O 2 分 (800 sccm) をガスします。</li>
	<li>ドライ エッチングのパターン ハード マスク レイヤーとして SiO2 。<ol>
<li>40 s とソフト焼く 90 ° C でコーティング サンプル 90 s. 公開するため 10 のフォトリソグラフィ マスク紫外線にサンプルのコート 4,000 rpm でサンプルの肯定的な PR をスピン s。</li>
		<li>パターンを定義し、DI 水で掃除して、N2吹き矢で鉗子で保持しながら乾燥 1 分の開発者にサンプルを浸します。ハード 110 ° C、5 分で PR 層を強化するためサンプルを焼きます。</li>
		<li>SiO2ハード マスク パターン、テフロンひしゃくを使用して 1 分 30 秒の BOE でサンプルを浸し、DI 水できれいにし鉗子で保持しながら、N2吹き矢でそれを乾燥します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>30 W RF 電力と rie PI ・ ドライエッチ O2ガス (30 sccm)、Ar ガス (70 sccm) 75 分。</li>
	<li>プラズマ CVD 酸化膜を削除する 30 の BOE でサンプルを浸漬テフロンひしゃくを使用して s。</li>
	<li>きれいなアセトン、IPA、ディと順番にサンプルが水します。水分を削除するには、鉗子で保持しながら、N2吹き矢できれいなサンプルを乾燥します。</li>
</ol>6. 犠牲層をエッチングとフレキシブル基板にサンプルを転送します。
注: は、図 2を参照してください。
<ol><li>フッ化水素酸 (図 2 a; はめ込み) 20 分 49% のサンプルを浸すことによって犠牲層をエッチングします。</li>
	<li>DI 水でサンプルをすすいでください。</li>
	<li>基板とデバイスの間の水分を吸収するワイパーの毛細管現象を使用した後 (図 2 a) の残りの水分を削除する鉗子で保持しながら、N2吹き矢できれいなサンプルを乾燥します。<ol>
<li>洗浄し、試料の乾燥のプロセスを実行します。デバイスと基板間粘着力が弱いため、基板とデバイスを分離しないように非常に慎重に行う必要があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>カーボン テープを使用してサンプルを押し、水溶性テープを添付します。</li>
	<li>残りの基板 (図 2 b) 上からデバイスを防ぐために瞬時に水溶性テープをはがします。</li>
	<li>サンプルは水溶性テープに接続されていることを確認します。</li>
	<li>サンプル ポリジメチルシロキサン (PDMS) を被覆ポリエチレン ポリエチレンテレフタ レート (PET) フィルム (図 2 c) を転送します。<ol>
<li>PDMS を準備 (プレポリマーの 10:1 の混合物: 硬化剤) および脱気により、PDMS の空気の泡を削除します。</li>
		<li>スピン コート 30 s や焼く 10 分の 110 ° C の高温ホット プレートに PET フィルムのため 1,000 rpm で PET フィルムに PDMS。</li>
		<li>30 の紫外線にサンプルを公開 s、PDMS の密着性を向上し PDMS コーティング PET フィルムに水溶性テープのサンプルを添付します。 注: 紫外線治療は、PDMS 表面の密着性を高めます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>水溶性テープを削除するには、慎重に水を落とす、ピペットを使用して。デバイスが水に流されるを防ぐために水の遅い流れと水溶性テープを削除します。鉗子 (図 d) を押しながら、N2吹き矢でゆっくりサンプルを乾燥させます。</li>
</ol>

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<li>Burghartz, J. N., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038110110001590">Ultra-thin chip technology and applications, a new paradigm in silicon technology.</a> Solid-State Electronics. 54 (9), 818-829 (2010).</li>
<li>Shin, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromechanics+and+advanced+designs+for+curved+photodetector+arrays+in+hemispherical+electronic-eye+cameras%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Micromechanics and advanced designs for curved photodetector arrays in hemispherical electronic-eye cameras.</a> Small. 6 (7), 851-856 (2010).</li>
<li>Jung, I., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.3290244">Paraboloid electronic eye cameras using deformable arrays of photodetectors in hexagonal mesh layouts.</a> Applied Physics Letters. 96 (2), 21110(2010).</li>
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著者が明らかに何もありません。

ここで説明した加工技術は、高度なエレクトロニクスとウェアラブル デバイスの進歩に大きく寄与します。この方法の基本的な概念は、Si 薄膜と金属反るストレッチの対応を使用します。Si に簡単に骨折することが難しく、かつ不安定材料ですが、非常に薄い Si 層は柔軟性26,27を取得できます。金属インター コネクタの場合で、波状の形状は張出し性と柔軟性28,29を提供しています。特に、マトリックス型として動作するデバイスの全体のための電極として使用金属反る。最後の手順で実装されている、オープン メッシュの行列形式は、構造化された方法でデバイスに柔らかさを提供します。一緒に Si 薄膜と蛇紋岩の電極のメリット、これは応力分離を実現し、デバイスのジオメトリを解放します。また、同時に、デバイス全体を囲む PI 層反射防止の効果を提供しています、クラックや欠陥からデバイスを保護します。転写法を用いたフレキシブル基板に作製...

生体イメージング システムは、従来イメージング システム1,2,3,4、5と比較して多くの利点を提供できます。網膜や半球のシャコは、生体の視覚系1,2,6の実質的なコンポーネントです。動物の目の重要な要素を模倣する曲線のイメージ センサーは、低収差7と光学系のコンパクトでシンプルな構成を提供できます。加工技術、材料、ナノ材料/有機8,9,10、11,など本質的に柔らかい材料の使用などの多様な進歩12半導体シリコン (Si)、ゲルマニウム (Ge)1,2,3,13,14などへの変形構造の導入 15,16,17, 湾曲したイメージ センサーを実現します。その中でも、Si ベースのアプローチは、豊富な材料、成熟した技術、安定性、および光学的/電気的優位性などの固有の利点を提供します。このため、Si は本質的な剛性と脆性、Si ベースの柔軟な電子広く研究されている柔軟なオプトエレクトロニクス18,19,20等のさまざまな用途湾曲したイメージ センサー1,2,3ともウェアラブル医療機器21,22を含みます。
最近の研究では、分析し、薄膜 Si 受光素子配列23の電気的性能を向上します。その研究では、湾曲した光検出器アレイの最適な単位セルはフォト ダイオードとブロッキング ダイオードで構成されるフォト トランジスタ (PTR) タイプです。ベース接合の利得を生成された光電流増幅し、それゆえそれは薄膜の構造と電気的性能を向上させるためにルートを展示します。単一のセルに加えて薄膜構造は光検出器のノイズとして考慮される暗電流の抑制に適しています。ドーピング濃度について 1015 cm-3より大きい濃度はダイオード特性ことができます 10-3 23 W/cm2以上の光の強度を維持する優れた性能を達成するために十分です.また、PTR の単一のセル列の低ノイズを持っているし、光学的/電気的安定のフォト ダイオードと比較してプロパティ。これらの設計ルールに基づき、シリコン ・ オン ・ インシュレーター (SOI) ウエハーを用いた薄膜 Si シモノフから構成される柔軟な光検出器の配列を設計・試作しました。一般に、柔軟な画像センサーの重要な設計ルールは系統が小さな r24ゼロ構造の厚さを介して位置を定義する中立的な機械的平面概念です。波状形状電極を完全に可逆的張出し性を提供するため、別の重要なポイントは、電極の蛇紋岩ジオメトリです。これら 2 つの重要な設計概念による光検出器の配列は柔軟性と伸縮性をすることができます。半球状または動物目2網膜のような湾曲した形状に受光素子配列の 3 D 変形を促進します。
この作品では、半導体製造プロセス (例えば、ドーピング、エッチング、蒸着) を用いた曲線の PTR アレイの作製のためのプロセスの詳細を転写印刷。また、我々 は-V 曲線の面で 1 つの PTR を特徴付けます。作製法、個々 の細胞の解析に加えて変形後の状態でポインター配列の電気的機能を解析しました。

<table><tbody><tr><td>MBJ3</td><td>カールサス</td><td>MJB3 UV400 マスクアライナー</td><td>マスクアライナー</td></tr><tr><td>80 plus RIE</td><td>オックスフォード楽器</td><td>Plasmalab 80 Plus for RIE</td><td>ICP-RIE</td></tr><tr><td>80 plus PECVD</td><td>オックスフォード楽器</td><td>Plasmalab 80 Plus forPECVD,PECVD</td><td></td></tr> <tr><td>SF-100ND</td><td>Rhabdos Co., Ltd.</td><td>SF-100ND</td><td>スピンコーター</td></tr><tr><td>ポリイミド</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>575771</td><td>ポリ(ピロメリティック二無水物-co-4,4&prime;-オキシジアニリン)、アミン酸溶液</td></tr><tr><td>SOI(シリコンオンインシュレータ)ウェーハ、8インチ</td><td>ソイテック</td><td>SOI(シリコンオンインシュレータ)ウェーハ、8インチ</td><td>8インチ SOIウェーハ(シリコン厚さ:1.25μ;m)</td></tr><tr><td>アセトン</td><td>・デュクサン純薬品(株)</td><td>3051</td><td>アセトン</td></tr><tr><td>イソプロピルアルコール(IPA)</td><td>Duksan Pure Chemicals Co., Ltd.</td><td>4614</td><td>イソプロピルアルコール(IPA)</td></tr><tr><td>緩衝酸化物エッチング 6:1</td><td>Avantor</td><td>1278</td><td>緩衝酸化物エッチング 6:1</td></tr><tr><td>HSD150-03P</td><td>ミスン・サイエンティフィック株式会社</td><td>HSD150-03P</td><td>ホットプレート</td></tr><tr><td>AZ5214</td><td>マイクロケミカル</td><td>AZ5214</td><td>フォトレジスト</td></tr><tr><td>MIF300</td><td>マイクロケミカル</td><td>MIF300</td><td>現像液</td></tr><tr><td>SYLGARD184</td><td>ダウ・コーニング</td><td>SYLGARD184</td><td>ポリジメチルシロキサンエラストマー</td></tr><tr><td>フッ化水素酸&nbsp;</td><td>Duksan Pure Chemicals Co., Ltd. (デュクサン純薬品株式会社)</td><td>2919</td><td>フッ化水素酸&nbsp;</td></tr><tr><td>CR-7</td><td>KMG Chemicals, Inc</td><td>210023</td><td>クロームマスクエッチング液</td></tr><tr><td>MFCD07370792</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>651842</td><td>Gold エッチング液</td></tr></tbody></table>

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

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

柔軟な受光素子研究されている激しくない生体イメージング システムの重要なコンポーネントは、湾曲したイメージ センサーを使用するため、薄い活性層による、低低吸収効率など、いくつか困難な点が残っています。柔軟性。電気的性能を向上させた柔軟なフォト トランジスタ アレイを作製する高度な方法を提案します。優れた電気的性能は、深い不純物ドーピングにより低暗電流によって駆動されます。伸縮自在で柔軟な金属反るは同時に著しく変形した状態での電気的・機械的安定性を提供しています。プロトコルは明示的に、薄いシリコン膜を用いたフォト トランジスタの作製プロセスをについて説明します。変形後の状態で完成したデバイス - 電圧特性を測定することによりこのアプローチがフォト トランジスタ アレイの機械的および電気的安定性を向上させることを示します。期待の次世代イメージング システム/光だけでなく、触覚/圧力/温度センサーなどヘルス モニターのウェアラブル デバイス用で広く柔軟なフォト トランジスタへのこのアプローチを使用できます。

図 3 aと3 bは、以前研究2,23を考慮した NIPIN PTR の設計と作製構造を示します。図 3 aのはめ込みは、PTR の基本 V 特性を展示します。図 3bの PTR の詳細な構造パラメーターが表示されます。SOI 基板による Si 層のドーピング プロセスは、NNFC のイオン注入を用いて行った。ドーピングの深さは Si 層の厚さに等しいである ~1.25 μ m と n+と p+のドーピング濃度が 10 〜19 cm-3。トップ Si 層のドーピングの分布は指型ドーピングします。N+領域と指型ドーピングによって生成される ...

湾曲したイメージ センサーの変形横 NIPIN フォト トランジスタ アレイを作製する詳細な方法を提案します。薄いシリコン島と伸縮金属反るから構成されるメッシュ フォームを使ってフォト トランジスタ アレイは、柔軟性と延伸を提供します。パラメーター ・ アナライザーは、作製したトランジスタの電気的特性を特徴付けます。

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

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

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。

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工学

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