柵金屬薄膜進行處理，形成柵電極的圖形103。所述柵金屬可以為鉑(Pt)等金屬材料。
[0069]步驟S23:請參考圖4C，形成柵絕緣層104;
[0070]本實施例中，可采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法沉積30?40nm(納米)的二氧化硅薄膜，作為薄膜晶體管的柵絕緣層，也同時作為壓電薄膜傳感器的緩沖層。
[0071]步驟S24:請參考圖4D，形成所述壓電薄膜傳感器的下電極的圖形105;
[0072]具體的，可采用磁控濺射工藝形成金屬薄膜，并使用光刻工藝(包括曝光、顯影以及刻蝕等步驟)對金屬薄膜進行處理，形成下電極的圖形105。所述金屬可以為鉑(Pt)等金屬材料。
[0073]步驟S25:請參考圖4E，形成壓電薄膜，采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火，完成所述壓電薄膜的成相轉變，并采用光刻工藝對激光退火后的壓電薄膜進行構圖，形成壓電薄膜的圖形106;
[0074]具體的，當壓電薄膜采用PZT制作時，可采用涂覆工藝形成PZT薄膜，另外，PZT材料可采用溶膠-凝膠法制備，形成的PZT薄膜厚度可以為0.5?1.5μηι，優選地，為Ιμπι。當壓電薄膜采用BZT制作時，可采用磁控濺射法制備BZT薄膜。
[0075]接著，采用大功率C02激光器，在柔性襯底基板能夠承受的300?400°C的溫度范圍內，對壓電薄膜106進行激光退火，完成了PZT薄膜的成相轉變。激光退火時，采用的激光的波長為10.6μπι，激光功率密度為490W/cm2，退火時長為25秒。
[0076]請參考圖5，圖5為激光退火前和經過激光退火后的PZT薄膜的X射線衍射(XRD)圖譜。圖5中，位于上面的圖譜為經過激光退火后的PZT薄膜的X射線衍射圖譜，位于下面的圖譜為激光退火前的PZT薄膜的X射線衍射圖譜。從圖5中可以看出，退火前的PZT薄膜的X射線衍射譜中，除了下電極(圖中Pt (111))的峰外，沒有鈣鈦礦結構相衍射峰的出現。而經過激光退火后，得到了完美單一的I丐鈦礦結構Pb(Zr0.52T1.48)03相(與ICXD國際衍射數據中心的標準粉末衍射卡500346相比)。？13(2^).5211().48)03三個特征衍射峰？￥(100)、？￥(110)、？￥(111)所對應的2Θ分別為22.08777° ,31.24335°、48.62234°，在PZT薄膜中方向取向度α為
0.647，并且在本發明實施例中的退火時間和激光功率的條件下并未出現焦綠石相，說明經過激光退火PZT薄膜在比現有的真空爐退火更低的溫度下成功地從非晶態的薄膜結構轉化為所需的鈣鈦礦結構。這個處理過程，對于其壓電薄膜的壓電系數給予了特別的保證。
[0077]完成PZT薄膜制作之后，使用光刻工藝(包括曝光、顯影以及刻蝕等步驟)對PZT薄膜進行處理，形成壓電薄膜的圖形106。
[0078]步驟S26:請參考圖4F，形成所述薄膜晶體管的有源層的圖形107;
[0079]具體的，可采用噴墨打印法完成有源層的制備，其中，有源層可采用高分子材料制成，如聚3-己基噻吩(RR-P3HT)材料或單壁碳納米管(SWCNTs)材料制成。
[0080 ] 步驟S27:請參考圖4G，形成絕緣層的圖形108;
[0081 ]具體的，可采用化學氣相沉積(CVD)方法沉積約2μπι的絕緣薄膜，其中絕緣薄膜可采用聚對二甲苯(Parylene)制作，聚對二甲苯不僅電性能，防護性能好，而且生物相溶性也好，它已通過美國Π)Α論證，滿足美國藥典生物醫用材料VI類標準，被列為是一種可以在體內長期植入使用的生物醫用材料。
[0082]然后，在絕緣薄膜上形成用于連接薄膜晶體管的有源層和源電極、漏電極的過孔，以及用于連接壓電薄膜晶體管的下電極與源電極或漏電極的過孔，形成絕緣層的圖形108。
[0083]步驟S28:請參考圖4H，形成所述薄膜晶體管的源電極和漏電極的圖形109，其中，所述源電極和漏電極與所述有源層連接，且所述源電極或漏電極與所述壓電薄膜傳感器的下電極連接；
[0084]具體的，可采用物理氣相沉積法(PVD)沉積源漏金屬薄膜，然后使用光刻工藝(包括曝光、顯影以及刻蝕等步驟)對源漏金屬薄膜進行處理，形成源電極和漏電極的圖形109。源漏金屬可以為銅等金屬。
[0085]步驟S29:請參考圖41，形成所述壓電薄膜傳感器的上電極的圖形110;
[0086]具體的，可采用磁控濺射工藝形成金屬薄膜，然后使用光刻工藝(包括曝光、顯影以及刻蝕等步驟)對金屬薄膜進行處理，形成上電極的圖形110。所述金屬可以為鉑(Pt)等金屬材料。
[0087]步驟S210:請參考圖4J，將形成有所述薄膜晶體管和所述壓電薄膜傳感器的柔性襯底基板102從所述剛性襯底基板101上剝離，形成本發明實施例的柔性壓電薄膜傳感器電路。
[0088]具體的，可采用激光剝離技術(LL0，Laser Lift 0ff，308nm XeCl準分子激光)，將柔性壓電薄膜傳感器電路從剛性襯底基板101上剝離下來。最終將得本發明實施例制備的柔性塑料薄膜壓電傳感器電路。
[0089]采用上述方法制作的壓電薄膜傳感器電路，由于選用合適的具備生物兼容性的高分子材料，壓電薄膜及電極材料，因而使得制作的壓電薄膜傳感器電路可適用于生物醫用材料領域。例如，體外(選用PZT或BZT制作壓電薄膜)或植入人體內部(選用BZT制作壓電薄膜)的醫療監測及治療使用領域。
[0090]本發明還提供一種壓電薄膜傳感器，采用上述實施例中的任一壓電薄膜傳感器的制造方法制作而成。
[0091]本發明還提供一種壓電薄膜傳感器電路，采用上述實施例中的任一壓電薄膜傳感器電路的制作方法制作而成。
[0092]在本發明的一具體實施例中，所述壓電薄膜傳感器電路具體包括:
[0093]柔性襯底基板；
[0094]薄膜晶體管的柵電極；
[0095]柵絕緣層；
[0096]壓電薄膜傳感器的下電極；
[0097]壓電薄膜傳感器的壓電薄膜；
[0098]薄膜晶體管的有源層；
[0099]絕緣層；
[0100]薄膜晶體管的源電極和漏電極，其中，所述源電極和漏電極與所述有源層連接，且所述源電極或漏電極與所述下電極連接；
[0101]壓電薄膜傳感器的上電極。
[0102]優選地，所述有源層使用聚3-己基噻吩材料或單壁碳納米管材料制成。
[0103]優選地，所述絕緣層采用聚對二甲苯材料制成。
[0104]上述實施例提供的壓電薄膜傳感器和壓電薄膜傳感器電路可應用于醫療，汽車電子，運動追蹤系統等領域。尤其適用于醫療及可穿戴設備領域。
[0105]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種壓電薄膜傳感器的制造方法，包括在基板上形成壓電薄膜的步驟，其特征在于，還包括:采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火，完成所述壓電薄膜的成相轉變的步驟。2.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火時，退火溫度為300°C?400°C。3.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火時，采用的激光的波長為10.6μπι，激光功率密度為490W/cm2，退火時長為25秒。4.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，采用CO2激光器或YAG激光器產生激光退火工藝所用激光。5.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，所述壓電薄膜采用鋯鈦酸鉛或鋯鈦酸鋇材料形成。6.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，形成的所述壓電薄膜的厚度范圍為0.5?1.5μπι。7.根據權利要求1所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，還包括: 形成所述壓電薄膜傳感器的上電極和下電極的步驟。8.根據權利要求1-7任一項所述的壓電薄膜傳感器的制造方法，其特征在于，所述基板為柔性襯底基板。9.一種壓電薄膜傳感器電路的制作方法，其特征在于，包括形成壓電薄膜傳感器的步驟；以及形成與所述壓電薄膜傳感器連接的薄膜晶體管的步驟，其中，所述壓電薄膜傳感器采用如權利要求1-8任一項所述的方法形成。10.根據權利要求9所述的壓電薄膜傳感器電路的制作方法，其特征在于，具體包括: 在剛性襯底基板上形成柔性襯底基板； 在所述柔性襯底基板上形成所述薄膜晶體管的柵電極的圖形； 形成柵絕緣層； 形成所述壓電薄膜傳感器的下電極的圖形； 形成壓電薄膜，采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火，完成所述壓電薄膜的成相轉變，并采用光刻工藝對激光退火后的壓電薄膜進行構圖，形成壓電薄膜的圖形； 形成所述薄膜晶體管的有源層的圖形； 形成絕緣層的圖形； 形成所述薄膜晶體管的源電極和漏電極的圖形，其中，所述源電極和漏電極與所述有源層連接，且所述源電極或漏電極與所述壓電薄膜傳感器的下電極連接； 形成所述壓電薄膜傳感器的上電極的圖形； 將形成有所述薄膜晶體管和所述壓電薄膜傳感器的柔性襯底基板從所述剛性襯底基板上剝離。11.一種壓電薄膜傳感器，其特征在于，采用如權利要求1-8任一項所述方法制作而成。12.—種壓電薄膜傳感器電路，其特征在于，采用如權利要求9或10所述的方法制作而成。13.根據權利要求12所述的壓電薄膜傳感器電路，其特征在于，具體包括: 柔性襯底基板； 薄膜晶體管的柵電極； 柵絕緣層； 壓電薄膜傳感器的下電極； 壓電薄膜傳感器的壓電薄膜； 薄膜晶體管的有源層； 絕緣層； 薄膜晶體管的源電極和漏電極，其中，所述源電極和漏電極與所述有源層連接，且所述源電極或漏電極與所述下電極連接； 壓電薄膜傳感器的上電極。14.根據權利要求13所述的壓電薄膜傳感器電路，其特征在于，所述有源層使用聚3-己基噻吩材料或單壁碳納米管材料制成。15.根據權利要求13所述的壓電薄膜傳感器電路，其特征在于，所述絕緣層采用聚對二甲苯材料制成。
【專利摘要】本發明提供一種壓電薄膜傳感器、壓電薄膜傳感器電路及制作方法。該壓電薄膜傳感器的制造方法包括：在基板上形成壓電薄膜的步驟，以及采用激光退火工藝對所述壓電薄膜進行激光退火，完成所述壓電薄膜的成相轉變的步驟。由于激光退火工藝可將退火溫度控制在300℃～400℃，因此該制作工藝在保證壓電薄膜的良好性能的同時，可應用于柔性壓電薄膜傳感器的制作。
【IPC分類】H01L27/12, H01L41/39, H01L41/187, H01L41/113
【公開號】CN105655480
【申請號】
【發明人】田雪雁
【申請人】京東方科技集團股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月4日