[發(fā)明專利]一種電子皮膚及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410770984.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN104523285A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東東邦科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/22
• 分類號(hào): A61B5/22;A61B5/01
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電子皮膚及其制備方法。

背景技術(shù)

電子皮膚是在柔軟的塑料薄膜中，嵌入各種各樣的柔性薄膜晶體管和各類傳感器，因?yàn)楹推つw一樣又軟又薄，又是貼在皮膚上的電子設(shè)備，可以滿足人體大面積的要求。電子皮膚不僅可以感受壓力和溫度，還可以感受光、濕度、緊張以及超聲波等，能夠通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脈搏、心跳、體溫、肌肉群震動(dòng)等人體健康生理指標(biāo)，對(duì)人體健康數(shù)據(jù)變化及時(shí)做出反饋，甚至實(shí)現(xiàn)疾病的前期預(yù)防和診斷。同時(shí)還可以配置存儲(chǔ)器，還可以具備無線供電、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽阌陔S身攜帶，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)的醫(yī)學(xué)信號(hào)監(jiān)測(cè)。因此該技術(shù)打開了通向微型移動(dòng)健康監(jiān)測(cè)儀的大門。有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高靈敏度耐用的電子皮膚。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種電子皮膚及其制備方法，該電子皮膚可以同時(shí)測(cè)量壓力和溫度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作電壓低、功耗小、靈敏度高、傳感器信號(hào)間的干擾小。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種電子皮膚，在柔性基板上設(shè)有氧化物薄膜晶體管、壓力傳感器和溫度傳感器，其中所述壓力傳感器和所述溫度傳感器分別位于所述柔性基板的兩側(cè)，所述氧化物薄膜晶體管包括第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管，所述壓力傳感器用于驅(qū)動(dòng)所述第一薄膜晶體管，所述溫度傳感器用于驅(qū)動(dòng)所述第二薄膜晶體管。

優(yōu)選地，所述柔性基板的材料是厚度為10～50μm的聚酰亞胺。

優(yōu)選地，所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管采用同樣的頂柵結(jié)構(gòu)，所述壓力傳感器和所述溫度傳感器分別設(shè)有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)電容。

優(yōu)選地，所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管分別包括漏極、源極、柵極、有源層、第一柵極絕緣層和第二柵極絕緣層，其中：

漏極與源極位于同一層，有源層位于對(duì)應(yīng)的漏極與源極所在的層之上且與對(duì)應(yīng)的漏極、源極部分重疊，第一絕緣層覆蓋在對(duì)應(yīng)的有源層之上，第二絕緣層覆蓋在對(duì)應(yīng)的漏極、源極與第一絕緣層之上，柵極位于對(duì)應(yīng)的第二絕緣層之上；

所述第一薄膜晶體管的源極與所述壓力傳感器相連，所述第二薄膜晶體管的源極通過所述柔性基板的過孔與所述溫度傳感器相連。

優(yōu)選地，所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管的漏極、源極、柵極采用金屬電極、透明導(dǎo)電電極或碳納米管；所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管的有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體；所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管的第一絕緣層采用SiOx，所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體管的第二絕緣層采用SiNx。

本發(fā)明另外還公開了一種電子皮膚的制備方法，在雙面覆有導(dǎo)電材料的柔性基板上通過刻蝕、沉積方法形成第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、壓力傳感器和溫度傳感器，其中所述壓力傳感器和所述溫度傳感器分別形成于所述柔性基板的兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述制備方法具體包括以下步驟：

S1：在雙面覆有導(dǎo)電材料的柔性基板的一側(cè)刻蝕出圖案A，所述圖案A包括第一薄膜晶體管的源極、漏極和第二薄膜晶體管的源極、漏極；

S2：在所述柔性基板的另一側(cè)刻蝕出圖案B，所述圖案B包括溫度傳感器的電極；

S3：在所述圖案B連接的柔性基板的對(duì)應(yīng)位置鉆孔，并電鍍鉆孔位置，使得所述圖案B與所述圖案A電連接；

S4：在圖案A上形成半導(dǎo)體層，再在所述半導(dǎo)體層上再沉積絕緣層，在所述半導(dǎo)體層上分別刻蝕出第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的有源層，在所述絕緣層分別刻蝕出第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的第一絕緣層，再在第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的第一絕緣層沉積第二絕緣層；

S5：在第二絕緣層上形成導(dǎo)電層，刻蝕出第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的柵極、以及壓力傳感器。

優(yōu)選地，步驟S4具體包括：

S41：在圖案A上采用磁控濺射的方法形成金屬氧化物半導(dǎo)體層，再在金屬氧化物半導(dǎo)體層上采用原子層沉積方法形成SiOx層；

S42：在SiOx層上采用干法刻蝕工藝分別刻蝕出第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的第一絕緣層，在金屬氧化物半導(dǎo)體層上采用濕法刻蝕工藝分別刻蝕出第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的有源層；

S43：在第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的第一絕緣層上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成第一薄膜晶體管和第二薄膜晶體管的第二絕緣層，并在第二絕緣層與源極的連接對(duì)應(yīng)位置采用干法刻蝕形成過孔。

優(yōu)選地，步驟S5具體包括：