[发明专利]一种压电薄膜传感器、压电薄膜传感器电路及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电薄膜传感器技术领域，尤其涉及一种压电薄膜传感器、压 电薄膜传感器电路及制作方法。

背景技术

MEMS(微机电系统，MicroelectroMechanicalSystems)是在微电子技术 基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。MEMS传感器是采用微电子 和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积 小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现 智能化的特点。MEMS技术的发展为基于压电薄膜和硅微加工技术的微传感 器和微执行器的研究带来了巨大的机遇。尤其MEMS压电薄膜传感器具有低 能耗、高灵敏度、易于与压电微执行器集成等优点，使其在医疗，汽车电子， 运动追踪系统等领域具有很大的应用价值。

传统的MEMS压电薄膜传感器基本上都基于硅芯片技术发展起来。其制 作基底为硅片，技术路线均为典型的半导体技术制程。但是近年来，由于医疗 和可穿戴设备的一些新产品催生了新型传感器市场，这个市场将着眼于柔性传 感器的制作。并且目前国外已经开始进行相关的研究。

请参考图1，图1为现有的压电薄膜传感器的结构示意图，在制作压电薄 膜传感器的压电薄膜层时，需要采用600℃～700℃的高温真空炉(Oven)退火 工艺，以完成压电薄膜层的成相转变，提高压电薄膜传感器的性能。通常情况 下柔性衬底最多只能承受400℃的温度，因此如何在柔性衬底上进行压电薄膜 的制作，成为高性能柔性压电薄膜传感器的技术难点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种压电薄膜传感器、压电薄膜传感器电路及制作 方法，以解决现有的压电薄膜的退火工艺难以适用于柔性压电薄膜传感器的问 题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压电薄膜传感器的制作方法，包括 在基板上形成压电薄膜的步骤，还包括：采用激光退火工艺对所述压电薄膜进 行激光退火，完成所述压电薄膜的成相转变的步骤。

优选地，采用激光退火工艺对所述压电薄膜进行激光退火时，退火温度为 300℃～400℃。

优选地，采用激光退火工艺对所述压电薄膜进行激光退火时，采用的激光 的波长为10.6μm，激光功率密度为490W/cm²，退火时长为25秒。

优选地，采用CO₂激光器或YAG激光器产生激光退火工艺所用激光。

优选地，所述压电薄膜采用锆钛酸铅或锆钛酸钡材料形成。

优选地，形成的所述压电薄膜的厚度范围为0.5～1.5μm。

优选地，所述压电薄膜传感器的制作方法还包括：

形成所述压电薄膜传感器的上电极和下电极的步骤。

优选地，所述基板为柔性衬底基板。

本发明还提供一种压电薄膜传感器电路的制作方法，包括形成压电薄膜传 感器的步骤；以及形成与所述压电薄膜传感器连接的薄膜晶体管的步骤，所述 压电薄膜传感器采用上述方法形成。

优选地，所述压电薄膜传感器电路的制作方法具体包括：

在刚性衬底基板上形成柔性衬底基板；

在所述柔性衬底基板上形成所述薄膜晶体管的栅电极的图形；

形成栅绝缘层；

形成所述压电薄膜传感器的下电极的图形；

形成压电薄膜，采用激光退火工艺对所述压电薄膜进行激光退火，完成所 述压电薄膜的成相转变，并采用光刻工艺对激光退火后的压电薄膜进行构图， 形成压电薄膜的图形；

形成所述薄膜晶体管的有源层的图形；

形成绝缘层的图形；

形成所述薄膜晶体管的源电极和漏电极的图形，其中，所述源电极和漏电 极与所述有源层连接，且所述源电极或漏电极与所述压电薄膜传感器的下电极 连接；

形成所述压电薄膜传感器的上电极的图形；

将形成有所述薄膜晶体管和所述压电薄膜传感器的柔性衬底基板从所述 刚性衬底基板上剥离。

本发明还提供一种压电薄膜传感器，采用上述压电薄膜传感器的制作方法 制作而成。

本发明还提供一种压电薄膜传感器电路，采用上述压电薄膜传感器电路的 制作方法制作而成。

优选地，所述电路具体包括：

柔性衬底基板；

薄膜晶体管的栅电极；

栅绝缘层；