薄膜晶体管传感器及其制备方法技术

一种薄膜晶体管传感器及其制备方法。该薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；第二栅极与第一栅极至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；在第一柔性衬底基板上还设置有与第一栅极正对的有源层以及与有源层电连接的源极和漏极。该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术至少一实施例提供涉及一种。
技术介绍
近年来，随着智能可穿戴设备、与人体相关的体外医疗设备以及体内植入医疗设备的迅速发展，压力传感器得到越来越多的关注。通过设置压力传感器，可以感知外部压力信号的变化。压力传感器的研究可基于多种工作原理，包括电容式、压阻式、压电式等，传统的压电薄膜传感器，主要是基于压电效应进行工作。压电效应例如是指:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。通常的压力传感器的基本结构，工艺和性能，由于没有具备柔性及弹性，也很难达到人体所需生物兼容性。很难与人体相关的医疗体外及可穿戴设备人性化的相匹配。更难达到体内植入医疗的可能性。
技术实现思路
本专利技术至少一实施例提供涉及一种，该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。本专利技术至少一实施例提供一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在所述第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，所述第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在所述第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极;所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘;在所述第一柔性衬底基板上还设置有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极。本专利技术至少一实施例还提供一种薄膜晶体管传感器的制备方法，该方法包括如下步骤:在第一柔性衬底基板内侧上形成第一栅极以制备第一基板；在第二柔性衬底基板内侧上形成第二栅极以制备第二基板;在所述第一柔性衬底基板上还形成有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极;将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1为通常的压电薄膜传感器的基本结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器的结构示意图(剖示图)；图3a为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器的工作示意图(受压前)；图3b为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器的工作示意图(受压后)；图4为本专利技术一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器受压前后源漏极间电流-电压关系示意图(电路原理工作示意图)；图5a为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器中一种隔离件的俯视示意图；图5b为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器中另一种隔离件的俯视示意图；图6a为本专利技术一实施例提供的另一种薄膜晶体管传感器的剖示图；图6b为本专利技术一实施例提供的另一种薄膜晶体管传感器的剖示图；图7为本专利技术另一实施例提供的一种薄膜晶体管传感器的剖示图；图8a为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器阵列中柔性栅极绝缘层和隔离件的剖视图；图8b为本专利技术一实施例提供的薄膜晶体管传感器阵列中一体成形的柔性栅极绝缘层和隔离件剖视图。附图标记:O 1-硅衬底;02-下电极;03-压电薄膜;04-上电极；I O-第一基板；12-薄膜晶体管传感器；20-第二基板；30-隔离件；40-压力导电材料；101-第一柔性衬底基板；102-第一栅极；103-有源层(半导体层)；104-源极；105-漏极；106-柔性栅极绝缘层；107-第一增厚层;202-第二栅极;301-子隔离件；107-第一增厚层;203-第二增厚层。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。—种压电薄膜传感器的基本结构是压电薄膜夹在作为上下电极的导电膜间构成三层结构，如图1所示，在硅衬底01上依次设置有下电极02、压电薄膜03、上电极04，下电极02和上电极04的材质例如可包括Au、Ag、Pt、Ti中的至少一种，压电薄膜03例如可包括锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸钡(BZT)中的至少一种。通常的方法中，所有的传感器元件相关的薄膜制作将在硅衬底01上完成。硅芯片在制作压电薄膜层时，将采用高温600°C?700°C的退火工艺，其余相关集成电路也将是采用通常的半导体工艺。通常的压力传感器的基本结构，工艺和性能，由于没有具备柔性及弹性，也很难达到人体所需生物兼容性，很难与人体相关的医疗体外及可穿戴设备人性化的相匹配，更难达到体内植入医疗的可能性。有源薄膜晶体管(Active Thin Film Transistor)被认为是实现柔性压力传感器信号传输和控制的理想选择，柔性压力传感器一方面有助于降低器件的功耗，另一方面在传感器阵列中可以有效降低传感信号之间的串扰。柔性压力传感器可潜在应用于构建人造电子皮肤，在未来健康医疗领域具有非常广阔的市场前景。此外，柔性压力传感器还是柔性触屏显示以及智能机器人应用中的核心元器件，这些都表明了柔性压力传感器的潜在应用价值。如何选择合适的柔性有源薄膜晶体管，实现柔性压力传感单元与有源薄膜晶体管的有效集成，以及如何实现柔性压力传感器的有源输出和控制，成为柔性压力传感器研究中的一个重要方向。本专利技术实施例启用新的压电感应原理及设计，使得压力传感器达到优良的感应效果O本专利技术至少一实施例提供一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极;第二栅极与第一栅极至少部分正对且在薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘;在第一柔性衬底基板上还设置有与第一栅极正对的有源层以及与有源层电连接的源极和漏极。该薄膜晶体管传感器利用柔性薄膜晶体管的第一栅极与第二栅极的空间点触变化，实现薄膜晶体管开关的功能，从而实现传感器的作用。该薄膜晶体管传感器根据外部压力的给予来控制，从而实现外部微弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管传感器，包括彼此相对设置的第一基板和第二基板，其中，所述第一基板包括第一柔性衬底基板和设置在所述第一柔性衬底基板内侧上的第一栅极，所述第二基板包括第二柔性衬底基板以及设置在所述第二柔性衬底基板内侧上的第二栅极；所述第二栅极与所述第一栅极至少部分正对且在所述薄膜晶体管传感器处于非工作状态时彼此绝缘；在所述第一柔性衬底基板上还设置有与所述第一栅极正对的有源层以及与所述有源层电连接的源极和漏极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田雪雁，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11