Изготовление гибких сенсора, основанные на боковой NIPIN фототранзисторы

Наш подход может способствовать прогрессу в области производства сгибательных полупроводниковых приборов. Основным преимуществом нашего метода изготовления является то, что он улучшает стабилизацию электрического тока за счет стабилизации тока деформируемых устройств. Приготовьте силикон DUB на образце изолятора.

Этот образец готов к выделению кремния на последующих этапах. Это схематическое изображение его структуры слоев. Серый цвет обозначает кремний, зеленый — диоксид кремния.

Красный и синий — это области с N-плюсом и P-плюсом, соответственно. Нанесите слой положительного фоторезиста на образец при давлении 4 000 об/мин в течение 40 секунд. Затем возьмите образец на горячую плиту и мягко запекайте его при температуре 90 градусов Цельсия в течение 90 секунд.

После мягкого запекания отнесите образец на установку ультрафиолетовой фотолитографии. Там нанесите маску на образец на 10 секунд. Извлеките образец для его разработки.

Для этого погрузив его в проявитель на одну минуту. Затем образец очистите в деионизированной воде и высушите с помощью азотного пистолета. Далее вкрутую выпекаем образец при температуре 110 градусов Цельсия в течение пяти минут.

На этой схеме представлены слои образца на данном этапе. Перейдите к сухой кромке образца с помощью индуктивно связанного плазмоактивного ионного травителя в течение шести минут. Когда все готово, образец имеет следующую структуру.

Следующим шагом является удаление погребенного оксидного слоя. Для этого готовят 49%-ный раствор плавиковой кислоты. Опустите в него образцы на две минуты, чтобы удалить погребенный оксидный слой.

После кислотной ванны, за которой следует очистка и сушка, изоляция силикона завершена. Следующим этапом является плазменное химическое осаждение из газовой фазы. В течение двух минут нанесите на образец жертвенный слой диоксида кремния размером 130 нанометров.

Нанесение положительного фоторезиста на образец с последующим нанесением мягкого пропекания. Используйте маску для фотолитографии и подвергните образец воздействию ультрафиолетового света в течение 10 секунд. Это изображение образца после того, как он будет проявлен и жестко выпечен при температуре 110 градусов Цельсия в течение пяти минут.

Подготовьте емкость с буферизованным оксидом травления, и погрузите в нее образец на 30 секунд. После очистки и сушки результатом является частичное удаление оксидного слоя CVD. Нанесите полиимид методом спиннингового покрытия на образец.

Переложите его на конфорку, чтобы начать отжиг при температуре 110 градусов Цельсия в течение трех минут, затем при 150 градусах Цельсия в течение 10 минут. Затем переместите образец в печь с азотной атмосферой и продолжайте отжигать при температуре 230 градусов Цельсия в течение 60 минут. Полиимидный слой покрывает образец и обеспечивает поверхность для жертвенного слоя диоксида кремния.

Продолжайте осаждение слоя диоксида кремния толщиной 130 нанометров с помощью химического осаждения из газовой фазы, усиленного плазмой, в течение двух минут. Используйте позитивный фоторезист для нанесения маски с 10 секундами ультрафиолетового излучения, затем проявите. Выполните мягкую и жесткую выпечку.

Сформируйте жесткую маску, погрузив образец в буферизованный оксид травления на 30 секунд с последующей очисткой и сушкой. Далее просушите кромку полиимида с помощью реакционного ионного травления в течение 20 минут. Удалите оксидный слой с помощью буферного оксидного травления, затем очистите и высушите образец.

Теперь отнесите образец к распылителю для осаждения хрома и золота. После этого отжим слой позитивного фоторезиста перед нанесением фотолитографической маски. Этот образец был разработан в течение одной минуты и жестко выпекался при 110 градусах Цельсия в течение пяти минут.

Протравите слои хрома и золота влажным травлением в течение 20 секунд, чтобы довести образец до этого состояния. После влажного травления хрома и золота будьте осторожны при удалении фоторезиста, иначе золото может отслоиться. Вторая стадия нанесения полиимидного слоя и вторая стадия металлизации протекают точно так же, как и первая.

Прядите и отжигайте второй слой полиимида, чтобы получить слои, подобные показанным на этой схеме. Нанесите и смоделируйте слой оксида кремния в качестве жесткого слоя маски для сухого травления. Затем нанесите 20 нанометров хрома и 200 нанометров золота перед нанесением рисунка.

Начните с добавления еще одного слоя полиимида с полимерным покрытием и отжигайте его. Используйте плазменное химическое осаждение из газовой фазы для нанесения слоя диоксида кремния толщиной 650 нанометров в течение восьми минут. После нанесения слоя положительного фоторезиста на образец наносят маску с ультрафиолетовой фотолиографией.

Проявите образец, запекайте его в твердом исполнении и смоделируйте диоксид кремния, погрузив его в травление с буферизированным оксидом. Используйте реактивное ионное травление, чтобы высушить полиимид в течение 75 минут, затем высушите кремний в течение шести минут с помощью индуктивно-связанного плазменно-ионного травления. Теперь пришло время вытравить оксидный жертвенный слой.

Погрузите образец в 49%-ную фтористоводородную кислоту на 20 минут. Извлеките, промойте и высушите образец, прежде чем продолжить. При травлении жертвенного слоя фтористоводородной кислотой важно следить за ходом травления.

Убедитесь в правильности вашего курса, устройство может отклеиться. Теперь держите образец с помощью углеродной ленты, прикрепленной к подложке. Затем прикрепите водорастворимую ленту к узорчатой стороне.

Затем мгновенно снимите водорастворимую ленту. Это предотвращает удержание устройства на подложке. Получите дегазированный PDMS в смеси преполимера до отвердителя в соотношении 10 к 1.

Также приобретите ПЭТ-пленку, достаточную для покрытия образца. Отжимайте пленку с помощью PDMS при скорости 1 000 об/мин в течение 30 секунд. После этого запекайте пленку на конфорке при температуре 110 градусов Цельсия в течение 10 минут.

Когда это будет сделано, нанесите образец на водорастворимую ленту и подвергните его воздействию ультрафиолетового излучения в течение 30 секунд. Теперь поработайте и с образцом, и с пленкой. Прикрепите водорастворимую ленту с образцом к ПЭТ-пленке с покрытием PDMS.

С помощью пипетки осторожно капните воду на водорастворимую ленту, чтобы снять ее с пленки. Используйте медленный поток воды, чтобы смыть водорастворимую ленту. Наконец, держите образец щипцами и высушите его азотным пистолетом.

Это матрица фототранзисторов перед переносом на ПЭТ-пленку. Он состоит из повторяющихся фототранзисторных ячеек, изображенных на этом изображении. Инкапсулированные полиимидные змеевидные электроды позволяют устройству растягиваться.

Вот устройство после переноса на ПЭТ-пленку с покрытием PDMS. Чтобы измерить характеристики внутривенного введения в различных условиях, используйте установку, подобную этой. Обратите внимание на определение радиуса кривизны.

Это измерения IV характеристик матрицы фототранзисторов, с различными радиусами кривизны. Электрические характеристики массива не зависят от радиуса кривизны. Этот график показывает отношение фототока к темновому току в зависимости от напряжения для различных радиусов кривизны.

Динамический диапазон составляет около 600 или более градусов выше напряжения смещения в два вольта. На врезке имеются графики темнового тока на испытываемых экстремумах кривизны. Его низкое значение обуславливает высокий динамический диапазон.

После освоения этой техники ее можно сделать за 48 часов, если она выполнена правильно. При попытке выполнить эту процедуру важно избегать любых действий, которые могут отклеить электроды от подложки. После этой процедуры можно выполнять другие методы, такие как полимерное травление другими газами, если их можно использовать в условиях, отличных от тех, которые используются при сухом травлении.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области гибких устройств для изучения биоинспирированных изображений. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как изготовить гибкое полупроводниковое устройство. Не забывайте, что работа с необходимыми реагентами может быть крайне опасной, и при выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как использование масок, капюшонов и головных уборов на вашей станции.