一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器及制作方法，以进行硅纳米膜的转移的PET塑料衬底为模板，所述模板上设置有磁控溅射形成栅的介质层和电感介质层，以及设置有金属蒸发形成的电容电感电阻以及二极管金属层和输入输出端；包括三个电容即第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3、三个电感第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3、四个电阻即第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，一个二极管D、一个晶体管TFT和三个信号源即第一信号源SRC1、第一信号源SRC2和第三信号源SRC3，以及若干金属互联线。本发明专利技术具有较好的性能，极大的改善振荡器的工作功能与多状态下工作的能力；在柔性射频集成电路制作与智能穿戴领域具有广泛的应用前景。

A flexible VCO based on flexible substrate and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器及制作方法
本专利技术属于柔性射频电路设计领域，具体涉及到柔性衬底上的基于硅纳米膜转移技术的柔性压控振荡器的设计与制备方法。
技术介绍
柔性电子是将有机、无机材料电子器件制作在柔性、可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子科技，在信息、能源、医疗、国防等领域都具有广泛应用。如印刷RFID、电子用表面粘贴、有机发光二极管OLED、柔性电子显示器等。本专利技术采用一种新型工艺，通过ADS仿真得到柔性压控振荡器的关键参数设计，随后绘制掩膜版采用新型柔性电子制备工艺，通过硅纳米膜转移技术在柔性衬底上制备射频集成电路重要模块—压控振荡器，将来有望在可穿戴电子，大规模柔性集成电路等方面取得广泛应用。
技术实现思路
以柔性衬底上的硅纳米膜转移技术与逻辑反相器的制备与工艺为基础，本专利技术的目的在于提出一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器及制作方法，在PET塑料衬底上制备振荡器，实现射频集成电路振荡器的弯曲态工作特性，实现了一种全新的柔性射频电路组成单元柔性压控振荡器的设计与其制备工艺方法的实现。本专利技术的一种基于柔性衬底的压控振荡器，该电路包括三个电容即第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3、三个电感即第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3、四个电阻击第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，一个二极管D、一个晶体管TFT和三个信号源即第一信号源SRC1、第一信号源SRC2和第三信号源SRC3，以及若干金属互联线；其中，第一信号源SRC1与第四电感L4、二极管D串联后、与第三电容C3并联构成可变电容器；第一电阻R与第一电感L1、第二信号源SRC2依次串联构成配置电路第一支路；晶体管TFT与第二电感L2串联构成配置电路第二支路；第二电阻R2、第三电感L3、第二信号源SRC3依次串联构成配置电路第三支路，所述第四电阻R4构成配置电路第四支路，所述可变电容器与所述配置电路第一支路之间串联作为滤波电容的第一电容C1，所述配置电路第一支路和所述配置电路第二支路之间串联电阻R3，所述配置电路第二支路和所述配置电路第三支路之间串联作为滤波电容的第二电容C2，即第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二信号源SRC2、第二信号源SRC3、晶体管TFT构成压控振荡器的偏置电路。该柔性整流器以进行硅纳米膜的转移的PET塑料衬底为模板，所述模板上设置有磁控溅射形成栅的介质层和电感介质层，以及设置有金属蒸发形成的电容电感电阻以及二极管金属层和输入输出端。本专利技术的一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器制作方法，所述制作方法包括以下步骤：步骤一、首先在ADS仿真软件中设计出柔性压控振荡器，采用偏置电路与可变电容结合的互连设计，通过调节需要传输的输入电压实现频率可调，完成连线与设计，初始化晶体管TFT的相关参数；步骤二、添加优化控件，设置振荡器的可变电容优化参数，对输出电压参数进行优化，设置输入电压工作区间在0-5V作为压控振荡器的工作约束；步骤二、以晶体管TFT的掺杂区宽长比作为优化参数，进行仿真，得到仿真结果与目标设定进行对比，多次优化以后得到最优结果，确定TFT掺杂区的最佳宽长比，获得性能良好的偏置电路；步骤三、绘制掩膜版，在柔性衬底上分别制作出离子注入区、孔层区、顶部金属层以及柔性电容区、柔性电感区、柔性电阻区；步骤四、将退火后的绝缘层上硅SOI进行光刻工艺，形成离子注入区，完成离子注入，形成晶体管TFT掺杂区的设计；步骤五、对绝缘层上硅SOI进行对准光刻，光刻完成后对绝缘层上硅SOI进行高温热退火；步骤六、匀胶光刻形成顶层50μm乘以50μm的孔层结构，随后RIE中采用反应离子刻蚀的技术将顶层硅进行刻蚀；步骤七、将绝缘层上硅SOI放入氢氟酸HF中，氢氟酸HF通过顶层刻蚀的硅孔结构将绝缘层上硅SOI中间的二氧化硅埋氧层进行刻蚀，只留下顶层硅纳米膜以及底层硅衬底结构；步骤八、将绝缘层上硅SOI顶层纳米膜转移到柔性PET衬底上，进行光刻，以及磁控溅射形成二氧化硅介质层；步骤九、进行光刻工艺，形成栅极以及源漏区的金属层，最后采用金属蒸发的工艺形成500nm厚的金属层，去胶以后完成柔性压控振荡器的制备。与现有技术相比，本专利技术的柔性压控振荡器具有较好的性能以及较高的工作频率，极大的改善振荡器的工作功能与多状态下工作的能力，提高中心频率以及调节范围，并具有稳定的调节线性度；在柔性射频集成电路的制作与智能穿戴领域、人工医疗、信息与能源领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术的一种基于柔性衬底的压控振荡器电路图；图2为本专利技术的柔性晶体管TFT结构截面示意图；图3为本专利技术的柔性电容结构截面示意图；图4为本专利技术的柔性电感结构截面示意图；图5为本专利技术的柔性电阻结构截面示意图；附图标记：1、铋镁铌(BMN)栅介电层，2、氧化铟锡(ITO)中间导电层，3、柔性衬底(PET)，4、6、8、硅纳米膜上的N型掺杂区，5、7、硅薄膜上的未掺杂区，9和11为金属漏电极，10为金属源电极，12为金属栅电极，14、粘附层，15-21、为金属层，16、粘附层内金属层，17、18为过孔，19、20为粘附层内MEM电容金属层，21、粘附层内介质层，22、SU-8材料层，23、柔性电阻，24、金属连线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进行详细描述。如图1所示，为本专利技术的一种柔性基于柔性衬底的压控振荡器电路图。该电路包括三个电容(第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3)、三个电感(第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3)、四个电阻(第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4)，一个二极管D、一个晶体管TFT和三个信号源(第一信号源SRC1、第一信号源SRC2和第三信号源SRC3)，以及若干金属互联线。其中，第一信号源SRC1与第四电感L4、二极管D串联后、与第三电容C3并联构成可变电容器；第一电阻R与第一电感L1、第二信号源SRC2依次串联构成配置电路第一支路；晶体管TFT与第二电感L2串联构成配置电路第二支路；第二电阻R2、第三电感L3、第二信号源SRC3依次串联构成配置电路第三支路，所述第四电阻R4构成配置电路第四支路，所述可变电容器与所述配置电路第一支路之间串联作为滤波电容的第一电容C1，所述配置电路第一支路和所述配置电路第二支路之间串联电阻R3，所述配置电路第二支路和所述配置电路第三支路之间串联作为滤波电容的第二电容C2。即，第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二信号源SRC2、第二信号源SRC3、晶体管TFT构成压控振荡器的偏置电路。本专利技术的柔性压控振荡器各器件通过金属互连线连接，通过偏置电路和可变电容的互连设计，通过偏置电路控制需要传输信号的电压值，然后通过输入电压的改变控制可变电容的电容值，从而改变积分器电容的充放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器，其特征在于，该电路包括三个电容即第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3、三个电感第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3、四个电阻即第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，一个二极管D、一个晶体管TFT和三个信号源即第一信号源SRC1、第一信号源SRC2和第三信号源SRC3，以及若干金属互联线；其中，/n第一信号源SRC1与第四电感L4、二极管D串联后、与第三电容C3并联构成可变电容器；第一电阻R与第一电感L1、第二信号源SRC2依次串联构成配置电路第一支路；晶体管TFT与第二电感L2串联构成配置电路第二支路；第二电阻R2、第三电感L3、第二信号源SRC3依次串联构成配置电路第三支路，所述第四电阻R4构成配置电路第四支路，所述可变电容器与所述配置电路第一支路之间串联作为滤波电容的第一电容C1，所述配置电路第一支路和所述配置电路第二支路之间串联电阻R3，所述配置电路第二支路和所述配置电路第三支路之间串联作为滤波电容的第二电容C2，即第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二信号源SRC2、第二信号源SRC3、晶体管TFT构成压控振荡器的偏置电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器，其特征在于，该电路包括三个电容即第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3、三个电感第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3、四个电阻即第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，一个二极管D、一个晶体管TFT和三个信号源即第一信号源SRC1、第一信号源SRC2和第三信号源SRC3，以及若干金属互联线；其中，
第一信号源SRC1与第四电感L4、二极管D串联后、与第三电容C3并联构成可变电容器；第一电阻R与第一电感L1、第二信号源SRC2依次串联构成配置电路第一支路；晶体管TFT与第二电感L2串联构成配置电路第二支路；第二电阻R2、第三电感L3、第二信号源SRC3依次串联构成配置电路第三支路，所述第四电阻R4构成配置电路第四支路，所述可变电容器与所述配置电路第一支路之间串联作为滤波电容的第一电容C1，所述配置电路第一支路和所述配置电路第二支路之间串联电阻R3，所述配置电路第二支路和所述配置电路第三支路之间串联作为滤波电容的第二电容C2，即第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二信号源SRC2、第二信号源SRC3、晶体管TFT构成压控振荡器的偏置电路。


2.如权利要求1所述的一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器，其特征在于，该柔性压控振荡器以进行硅纳米膜的转移的PET塑料衬底为模板，所述模板上设置有磁控溅射形成栅的介质层和电感介质层，以及设置有金属蒸发形成的电容电感电阻以及二极管金属层和输入输出端。


3.一种基于柔性衬底的柔性压控振荡器制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
步骤一、首先在ADS仿真软件中设计出柔性压控振荡器，采用偏置电路与可变电容结合的互连设计，通过调节需要传输的输入电压实...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦国轩，游子璇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12