复合式薄膜晶体管压力传感器及其制造方法技术

本公开涉及复合式薄膜晶体管压力传感器及其制造方法。该方法包括：形成位于基底一侧的电极部，电极部包括电性分隔的第一电极和第二电极；形成沟道部，沟道部包括第一沟道区和第二沟道区，第一沟道区位于第一电极和第二电极之间，第二沟道区覆盖至少部分第一电极及至少部分第二电极；形成绝缘部，绝缘部覆盖沟道部；形成第一栅极部，第一栅极部位于绝缘部背向电极部的一侧；形成压电部，压电部位于第一栅极部背向电极部的一侧；以及形成第二栅极部，第二栅极部位于压电部背向电极部的一侧。该方法可以实现浮栅传感模式和应变传感模式在同一传感器的复合。在同一传感器的复合。在同一传感器的复合。

【技术实现步骤摘要】
复合式薄膜晶体管压力传感器及其制造方法


[0001]本公开涉及压力传感
，特别是涉及复合式薄膜晶体管压力传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]柔性压力传感器可用于智能机器人触觉、穿戴设备、智慧医疗等领域，因其良好的柔性贴敷性，可取代传统的诸如MEMS压力传感器。柔性压力传感器的工作原理是将外界的机械刺激信号转化为电信号，并且能够反馈出机械刺激信号的信息，包括瞬时压强、刺激所施加的面积、空域分辨率等。
[0003]压力传感根据传感原理可分为压阻传感、电容传感、摩擦电和压电模式。传统的传感模式受限于敏感材料的应变饱和限制，很难兼得宽量程和高灵敏，这导致柔性压力传感器的应用范围受限。
[0004]材料本身的性能受到客观的物理限制，但仍期望能够提升柔性压力传感器的性能。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对如何实现宽量程、高灵敏的压力传感器问题，提供复合式薄膜晶体管压力传感器及其制造方法。
[0006]本公开实施方式提供一种用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法，该方法包括：形成位于基底一侧的电极部，电极部包括电性分隔的第一电极和第二电极；形成沟道部，沟道部包括第一沟道区和第二沟道区，第一沟道区位于第一电极和第二电极之间，第二沟道区覆盖至少部分第一电极及至少部分第二电极；形成绝缘部，绝缘部覆盖沟道部；形成第一栅极部，第一栅极部位于绝缘部背向电极部的一侧；形成压电部，压电部位于第一栅极部背向电极部的一侧；以及形成第二栅极部，第二栅极部位于压电部背向电极部的一侧。r/>[0007]本公开实施方式提供的用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法，能够形成各功能层，实现浮栅传感模式和应变传感模式在同一传感器的复合，可用于形成宽量程高灵敏的复合式薄膜晶体管压力传感器。此外，该方法易于执行，制造的复合式薄膜晶体管压力传感器结构稳定、电性能好。
[0008]在一些实施方式中，通过蒸镀工艺形成电极部；通过磁控溅射工艺形成包括氧化锌材料的沟道部；通过匀胶工艺形成绝缘部；通过蒸镀工艺形成第一栅极部；通过磁控溅射工艺形成包括锆钛酸铅材料的压电部；通过蒸镀工艺形成第二栅极部；其中，该方法还包括：形成覆盖第二栅极部的保护膜。氧化锌材料带隙较窄，具有压电性，能提高沟道部性能。锆钛酸铅材料具有高压电系数。采用这两种材料能够提高传感器的性能。
[0009]通过该方法可形成柔性的传感器，另外，所制造的复合式薄膜晶体管压力传感器具有较长的使用寿命。
[0010]在一些实施方式中，通过蒸镀工艺形成电极部；通过蒸镀工艺形成包括并五苯材
料的沟道部；通过匀胶工艺形成绝缘部；通过蒸镀工艺形成第一栅极部；通过匀胶工艺形成包括聚偏二氟乙烯材料的压电部；通过蒸镀工艺形成第二栅极部；其中，方法还包括：形成覆盖第二栅极部的保护膜。
[0011]通过该方法可形成柔性的传感器，保证高灵敏度并具有较大的量程，另外，所制造的复合式薄膜晶体管压力传感器具有较长的使用寿命。并五苯材料和聚偏二氟乙烯材料是有机物，具有更好的柔性，可适应更多应用场景，不容易因弯折而损坏。
[0012]本公开实施方式另一方面提供一种复合式薄膜晶体管压力传感器，该复合式薄膜晶体管压力传感器包括：基底；电极部，位于基底部的一侧，包括电性分隔的第一电极和第二电极；沟道部，包括第一沟道区和第二沟道区，第一沟道区位于第一电极和第二电极之间，第二沟道区覆盖至少部分第一电极及至少部分第二电极；绝缘部，覆盖沟道部；第一栅极部，位于绝缘部背向电极部的一侧；压电部，位于第一栅极部背向电极部的一侧；以及第二栅极部，位于压电部背向电极部的一侧。
[0013]本公开实施方式提供的复合式薄膜晶体管压力传感器可突破敏感材料本身的应变饱和限制，通过整体结构设置实现压力传感及性能控制，压电部的设置有助于实现浮栅传感模式以对微小压强进行高灵敏地感知，绝缘部的设置有助于实现应变传感模式以对大压强进行宽量程地感知。本公开实施方式提供的复合式薄膜晶体管压力传感器通过复合结构实现了复合效果，并具有较好的电性能和使用性能。
[0014]在一些实施方式中，复合式薄膜晶体管压力传感器包括阵列的多个传感单元，传感单元包括基底、电极部、沟道部、绝缘部、第一栅极部、压电部及第二栅极部；沿第一方向排列的多个第一电极电性连接并构成第一电极线，沿第一方向排列的多个第二电极电性连接并构成第二电极线；沿与第一方向交叉的第二方向排列的多个第一栅极部电性连接并构成栅极线；多个沟道部相互电性分隔，多个第二栅极部相互电性分隔。
[0015]如此设置，该复合式薄膜晶体管压力传感器可对更大的面积进行精细准确的感知，电信号传输路径简洁有效，整体结构紧凑。
[0016]在一些实施方式中，电极部的材料、第一栅极部的材料及第二栅极部的材料分别包括金属；基底的材料包括柔性聚合物，压电部的材料包括柔性压电材料；绝缘部的材料包括弹性体材料。
[0017]如此设置，复合式薄膜晶体管压力传感器可更好地实现柔性化，并且保证传感效果。
[0018]在一些实施方式中，沟道部的材料包括氧化锌，第二沟道区在第一沟道区和第二沟道区堆叠的方向的厚度尺寸为50nm~100nm；绝缘部的材料包括聚二甲基硅氧烷，绝缘部的厚度尺寸为500nm~2000nm；压电部的材料包括锆钛酸铅，压电部的厚度尺寸为1μm~2μm。
[0019]如此设置，可保证各功能层的功能，沟道部与电极部的欧姆接触可靠，沟道部反应灵敏、电性能好，本公开实施方式提供的复合式薄膜晶体管压力传感器具有出色的性能。
[0020]在一些实施方式中，沟道部的材料包括并五苯，第二沟道区在第一沟道区和第二沟道区堆叠的方向的厚度尺寸为50nm~100nm；绝缘部的材料包括热塑性聚氨酯，绝缘部的厚度尺寸为500nm~1000nm；压电部的材料包括聚偏二氟乙烯，压电部的厚度尺寸为1μm~2μm。
[0021]如此设置，可保证各功能层的功能，该复合式薄膜晶体管压力传感器的柔性较好。
[0022]在一些实施方式中，复合式薄膜晶体管压力传感器还包括覆盖第二栅极部的保护膜，保护膜的材料包括聚二甲基硅氧烷或热塑性聚氨酯。
[0023]如此设置，复合式薄膜晶体管压力传感器可具有较长的使用寿命。
[0024]本公开实施方式还提供交互式设备，交互式设备包括：本体；及前述的复合式薄膜晶体管压力传感器，复合式薄膜晶体管压力传感器的基底连接于本体，复合式薄膜晶体管压力传感器的第二栅极部背向基底的一侧为交互侧。
[0025]本公开实施方式提供的交互设备可实现宽量程、高灵敏的压力感知，具有较好的交互能力。
附图说明
[0026]图1为本公开实施方式提供的传感单元的结构示意图；图2为本公开实施方式提供的复合式薄膜晶体管压力传感器的示意性结构图；图3为图2中A处的放大图；图4为本公开实施方式提供的交互式设备的示意性框图；图5为本公开实施方式提供的用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法的示意性流程图。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法，包括：形成位于基底一侧的电极部，所述电极部包括电性分隔的第一电极和第二电极；其特征在于，形成沟道部，所述沟道部包括第一沟道区和第二沟道区，所述第一沟道区位于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第二沟道区覆盖至少部分所述第一电极及至少部分所述第二电极；形成绝缘部，所述绝缘部覆盖所述沟道部；形成第一栅极部，所述第一栅极部位于所述绝缘部背向所述电极部的一侧；形成压电部，所述压电部位于所述第一栅极部背向所述电极部的一侧；以及形成第二栅极部，所述第二栅极部位于所述压电部背向所述电极部的一侧。2.根据权利要求1所述的用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法，其中，通过蒸镀工艺形成所述电极部；通过磁控溅射工艺形成包括氧化锌材料的沟道部；通过匀胶工艺形成所述绝缘部；通过蒸镀工艺形成所述第一栅极部；通过磁控溅射工艺形成包括锆钛酸铅材料的压电部；通过蒸镀工艺形成所述第二栅极部；其中，所述方法还包括：形成覆盖所述第二栅极部的保护膜。3.根据权利要求1所述的用于制造复合式薄膜晶体管压力传感器的方法，其中，通过蒸镀工艺形成所述电极部；通过蒸镀工艺形成包括并五苯材料的沟道部；通过匀胶工艺形成所述绝缘部；通过蒸镀工艺形成所述第一栅极部；通过匀胶工艺形成包括聚偏二氟乙烯材料的压电部；通过蒸镀工艺形成所述第二栅极部；其中，所述方法还包括：形成覆盖所述第二栅极部的保护膜。4.复合式薄膜晶体管压力传感器，包括：基底；电极部，位于所述基底部的一侧，包括电性分隔的第一电极和第二电极；其特征在于，沟道部，包括第一沟道区和第二沟道区，所述第一沟道区位于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第二沟道区覆盖至少部分所述第一电极及至少部分所述第二电极；绝缘部，覆盖所述沟道部；第一栅极部，位于所述绝缘部背向所述电极部的一侧；压电部，位于所述第一栅极部背向所述电极部的一侧；以及第二栅极部，位于所述压电部背向所述电极部的一侧。5.根据权利要求4所述的复合式薄膜晶体管压力传感器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，张亮，王一休，杨青，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：