[發明專利]基于PDMS-硅納米膜的柔性心音傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210612658.2
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114955980A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王任鑫;郝曉劍;程麗霞;史鵬程;張文棟;張國軍;崔建功;楊玉華;何常德
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00;A61B7/02
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

1.一種基于PDMS-硅納米膜的柔性心音傳感器，其特征在于：包括硅納米膜和柔性基底PDMS，硅納米膜設置于柔性基底PDMS的頂面中心位置處；硅納米膜為矩形片狀結構，其中間位置為壓阻區、兩側位置分別為歐姆接觸區，歐姆接觸區的頂面中間位置設有塊狀的合金區；其中，壓阻區和歐姆接觸區為SOI片的頂層硅部分，并且歐姆接觸區進行了濃硼擴散，合金區的材質為鉻和金的合金。

2.如權利要求1所述的基于PDMS-硅納米膜的柔性心音傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）取SOI片進行標準清洗，去離子水沖洗后用氮氣吹干，保證晶圓的潔凈；

2）在SOI片的頂層硅表面生成氧化硅層；

3）設置第一層掩膜，光刻膠圖形覆蓋保護，刻蝕歐姆接觸區；

4）重摻雜，對歐姆接觸區進行濃硼擴散；

5）腐蝕掉經過重摻雜工藝后頂層硅表面形成的氧化硅層及雜質；

6）設置第二層掩膜，光刻膠圖形覆蓋保護，刻蝕壓阻區；

7）將SOI片清洗后磁控濺射金屬鉻和金，設置第三層掩膜，光刻膠圖形覆蓋保護，光刻保留位于合金區的金屬；

8）濕法腐蝕掉其他區域的金屬，去膠后，將SOI片進行退火處理，使合金區形成鉻和金的合金；

9）設置第四層掩膜，光刻膠圖形覆蓋保護，刻蝕除壓阻區及歐姆接觸區正下方以外的埋氧層；

10）濕法腐蝕壓阻區及歐姆接觸區正下方的埋氧層，使該部分埋氧層的側壁形成弧形凹面，歐姆接觸區、埋氧層的弧形凹面、底層硅之間形成屋檐結構；

11）旋涂光刻膠后全曝光，保留屋檐結構內的光刻膠部分；

12）鉆蝕埋氧層，用濕法腐蝕液將剩余的埋氧層部分徹底腐蝕掉，形成懸空的硅納米膜；

13）制備PDMS，再將硅納米膜轉印到柔性基底PDMS上；

14）在硅納米膜兩側打印電極。

3.根據權利要求2所述的基于PDMS-硅納米膜的柔性心音傳感器的制備方法，其特征在于：

步驟1）中，SOI片采用P型SOI片晶向為100，其由下而上依次為700μm厚的底層硅、3μm厚的埋氧層和340nm厚的頂層硅，頂層硅的電阻率為1~20Ω·cm；

步驟2）中，將SOI片放入等離子體增強化學氣相沉積儀中進行氧化硅層的沉積，氧化硅層的厚度為1μm。

4.根據權利要求2所述的基于PDMS-硅納米膜的柔性心音傳感器的制備方法，其特征在于：

步驟3）中，刻蝕歐姆接觸區時，將SOI片放入TATUNG真空烘箱中淀積HMDS粘附劑，130℃下持續1800s，均勻旋涂正性光刻膠AZ6130，轉速設置為3000rp/min，光刻膠圖形覆蓋除歐姆接觸區以外的區域，經過前烘、曝光、顯影、去底膜、堅膜后光刻出歐姆接觸區，然后將SOI片放入RIE-10NR刻蝕機中，干法刻蝕歐姆接觸區的氧化硅，歐姆接觸區的刻蝕深度為1μm；

步驟4）中，重摻雜時，將SOI片放入擴散爐青島華旗HQ100A中，對歐姆接觸區進行濃硼擴散，溫度保持1000℃，時間10min；

步驟5）中，腐蝕雜質時，用緩沖氧化物刻蝕液在40℃下濕法腐蝕頂層硅表面形成的氧化硅層及硼硅玻璃雜質。