CN106057662A - 射频标签及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频标签及其制作工艺，其中，射频标签的制作工艺包括以下步骤：提供柔性衬底，柔性衬底包括天线区和芯片区；在柔性衬底上沉积导电薄膜，并通过刻蚀工艺在天线区形成天线，在芯片区形成金属氧化物薄膜晶体管的金属电极。本发明的射频标签，包括柔性衬底以及在柔性衬底上一体成型的天线和金属氧化物薄膜晶体管的金属电极，应用于物流自动分拣系统。本发明在柔性衬底上同时集成了天线和金属氧化物薄膜晶体管芯片的金属电极，结构稳定，不易折断，而且满足低成本的要求，可以重复使用，更好地满足了物流、运输等行业的使用需求。

Description

射频标签及其制作工艺

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种射频标签及其制作工艺。

背景技术

随着智能手机以及移动支付的普及，中国电子商务飞速发展起来，带动着物流行业呈爆炸式增长，全国日平均快递单从2013年的3000件增到如今的5000万件。由于市场容量足够大，越来越多的快递公司涌进来分一杯羹，各公司之间的竞争渐趋于白热化，成本也越压越低。因此，为了提升市场竞争力，降低人力成本和提高作业效率，急需建立一套更先进更有效的物流自动分拣系统。

在现有的物流自动分拣系统中，射频标签(又称电子标签)作为核心部件起到了举足轻重的作用。由于射频标签具有非接触性、各项同性等特点，分拣中心可以准确读取传送带上附在包裹上的射频标签，再将它传送到相应的区域进行装配。所以，使用射频标签可以极大地提高物流分拣的效率。

但是，目前射频标签通常采用的射频标签是单晶硅衬底，材料价格比较昂贵，而且通过高耗能的CMOS工艺实现，其整体成本较高；而且芯片本身需要通过粘合胶固定在基底上，容易发生折断，通常只能使用一次。所以，现有的射频标签无论是从成本还是结构上均难以满足物流、运输等行业的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，克服现有技术水平的缺点和不足，本发明提供一种射频标签及其制作工艺，通过在柔性衬底上将金属氧化物薄膜晶体管与天线一体化集成，实现低成本的射频标签。

本发明提供的射频标签的制作工艺，包括以下步骤：

提供柔性衬底，所述柔性衬底包括天线区和芯片区；

在所述柔性衬底上沉积导电薄膜，并通过刻蚀工艺在所述天线区形成天线，在所述芯片区形成金属氧化物薄膜晶体管的金属电极。

作为一种可实施方式，本发明提供的射频标签的制作工艺，还包括以下步骤：

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的金属电极之后，在所述芯片区沉积金属氧化物薄膜，并通过刻蚀工艺形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层；

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层之后，沉积形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层；

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层之后，沉积导电薄膜，形成导电引线层和所述金属氧化物薄膜晶体管的栅极。

作为一种可实施方式，所述导电薄膜的材料为金属和/或透明导电氧化物。

作为一种可实施方式，所述金属氧化物薄膜的材料为氧化锌、氧化铟、氧化铜、氧化锡，或是由锌、铟、锡、镓、钛、铝、银以及铜中的两种或两种以上组成的复合氧化物。

作为一种可实施方式，所述柔性衬底的材料为玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚酰亚胺薄膜。

作为一种可实施方式，所述沉积过程的工艺温度要求为400摄氏度以下。

作为一种可实施方式，所述金属氧化物薄膜的厚度小于50纳米。

作为一种可实施方式，所述沉积过程采用的是磁控溅射法、化学气相沉积、热蒸发、原子层沉积、脉冲激光沉积、化学溶液以及外延生长中的一种或多种。

相应地，本发明还提供一种射频标签，包括衬底，以及在所述衬底上生长的天线和金属氧化物薄膜晶体管；

所述衬底为柔性衬底；

所述天线与所述金属氧化物薄膜晶体管的金属电极一体成型。

作为一种可实施方式，所述衬底的材料为聚二甲基硅氧烷或者聚酰亚胺薄膜。

本发明提供的射频标签，应用于物流自动分拣系统。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明提供的射频标签及其制作工艺，采用同时沉积并且刻蚀电极层和天线层的方法，在柔性衬底上同时集成了天线和金属氧化物薄膜晶体管的金属电极，从而避免使用硅基材料，同时减少了单独制造天线的成本，以及芯片与天线之间的连接成本，满足低成本的要求。而且使用柔性衬底，天线和金属电极一体成型，结构稳固，不易折断，可以重复使用，更好地满足了物流、运输等行业的使用需求。

附图说明

图1为传统的射频标签的结构示意图；

图2为图1所示的传统的射频标签的封装结构示意图；

图3为本发明提供的射频标签的制作工艺的一实施例的流程图；

图4a、图4b、图4c以及图4d为本发明提供的射频标签的制作工艺的另一具体实施例的示意图；

图5是本发明提供的射频标签的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

图1为传统的射频标签(也称，RFID标签)的结构示意图，其主要由外围天线2和内部芯片1组成，附着在塑料或基底4上。天线一端与芯片1直接相连，天线另一端通过引线3与芯片1相连接。其封装方式如图2所示，芯片1与天线2两端通过电极贴合实现电连接，同时，芯片1通过粘合胶6固定在基底4上，结构不稳固，容易发生折断。芯片1的厚度一般约为550微米，天线2需要单独制作在基底4上，然后再进行贴合。

由于受结构和封装工艺的限制，使得传统的射频标签选用的硅基材料、封装工艺、以及天线材料等成本都很高，而且容易发生折断，难以满足低成本、多次使用的要求。

基于此，本发明提供了一种射频标签的制作工艺，如图3所示，包括以下步骤：

S100、提供柔性衬底，柔性衬底包括天线区和芯片区；

S200、在柔性衬底上沉积导电薄膜，并通过刻蚀工艺在天线区形成天线，在芯片区形成金属氧化物薄膜晶体管的金属电极。

作为一种可实施方式，本发明提供的射频标签的制作工艺，还包括以下步骤：

S300、在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的金属电极之后，在所述芯片区沉积金属氧化物薄膜，并通过刻蚀工艺形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层；

S400、在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层之后，沉积形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层；

S500、在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层之后，沉积导电薄膜，形成导电引线层和所述金属氧化物薄膜晶体管的栅极。

上述导电薄膜的材料为金属、或者透明导电氧化物、或者金属与透明导电氧化物的组合。例如可以为铝、钼、铬等。金属氧化物薄膜的材料为氧化锌、氧化铟、氧化铜、氧化锡，或是由锌、铟、锡、镓、钛、铝、银以及铜中的两种或两种以上组成的复合氧化物。柔性衬底的材料为玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚酰亚胺薄膜。沉积过程可以采用磁控溅射法、化学气相沉积、热蒸发、原子层沉积、脉冲激光沉积、化学溶液以及外延生长中的一种或多种。

本发明通过在柔性衬底上分区同时集成天线和金属氧化物薄膜晶体管的金属电极，避免使用硅基材料，同时减少了单独制造天线的成本，以及芯片与天线之间的连接成本，满足低成本的要求。而且使用柔性衬底，天线和金属氧化物薄膜晶体管的金属电极一体成型，芯片结构稳固，不易折断，可以重复使用，更好地满足了物流、运输等行业的使用需求。

具体地，本发明实施例一：首先，将柔性衬底100划分为天线区和芯片区，在柔性衬底100上沉积一层导电薄膜，在天线区刻蚀形成天线200，在芯片区刻蚀形成源漏区300，即金属电极，源极和漏极，如图4a所示；接下来，在图4a所示的结构上沉积金属氧化物薄膜，并通过刻蚀工艺形成有源层400(金属氧化物薄膜晶体管的沟道区)，如图4b所示；在图4b所示的结构上沉积形成栅介电层500(金属氧化物薄膜晶体管的栅绝缘层)，如图4c所示；最后，在图4c所示的结构上沉积一导电引线层600，如图4d所示，导电引线层600的一部分作为栅极，通过通孔与天线200的另一端连接。

上述沉积过程的工艺温度要求为400摄氏度以下，若采用磁控溅射法和化学溶液法甚至可以在室温下进行。

本实施例中沉积的导电薄膜的厚度小于50纳米，耗材较少。

本实施例通过采用同时沉积并且刻蚀电极层和天线层的方法，一次性形成片上天线，大大减少了减少沉积、连接成本。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种射频标签，该射频标签可参照上述射频标签的制作工艺生产制作得到，重复之处，不再冗述。

本发明实施例提供的射频标签，如图5所示，包括衬底100、以及在衬底上生长的天线200和金属氧化物薄膜晶体管700。衬底100为柔性衬底，分为天线区和芯片区。天线200位于天线区，金属氧化物薄膜晶体管700位于芯片区，天线200与金属氧化物薄膜晶体管700的金属电极一体成型。

此结构中，金属氧化物薄膜晶体管700可以有一个或多个，其金属电极与天线200一体成型，结构稳定，不需要额外增加工序和镀膜材料，成本较低。其具有柔性衬底，可重复使用，进一步减小了使用成本，能够更好地满足物流行业的使用需求。

作为一种较佳的应用，本发明实施例提供的射频标签，应用于物流自动分拣系统中的电子标签的制作。

本发明提供的射频标签，将传统射频标签中的硅基芯片用金属氧化物薄膜晶体管代替，工艺温度低、材料成本低，而且结构稳定，不易折断。进一步与柔性衬底结合，可回收利用，多次使用。在本实施例提供的射频标签的基础上，进一步可形成各种NMOS的门电路，组成逻辑单元，从而实现信息的存储、读取与传送，能够更好的应用于物流自动分拣系统中的电子标签的制作。

需要说明的是，本发明的射频标签不仅仅用于物流自动分拣系统，还可以应运到医疗、运输、工业生产等各个行业。其生产成本低，结构稳定，可多次循环利用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频标签的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

提供柔性衬底，所述柔性衬底包括天线区和芯片区；

在所述柔性衬底上沉积导电薄膜，并通过刻蚀工艺在所述天线区形成天线，在所述芯片区形成金属氧化物薄膜晶体管的金属电极。

2.根据权利要求1所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的金属电极之后，在所述芯片区沉积金属氧化物薄膜，并通过刻蚀工艺形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层；

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的有源层之后，沉积形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层；

在形成所述金属氧化物薄膜晶体管的栅介电层之后，沉积导电薄膜，形成导电引线层和所述金属氧化物薄膜晶体管的栅极。

3.根据权利要求1所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述导电薄膜的材料为金属和/或透明导电氧化物。

4.根据权利要求2所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述金属氧化物薄膜的材料为氧化锌、氧化铟、氧化铜、氧化锡，或是由锌、铟、锡、镓、钛、铝、银以及铜中的两种或两种以上组成的复合氧化物。

5.根据权利要求1所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述柔性衬底的材料为玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚酰亚胺薄膜。

6.根据权利要求1所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述沉积过程的工艺温度要求为400摄氏度以下。

7.根据权利要求2所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述金属氧化物薄膜的厚度小于50纳米。

8.根据权利要求1至7任一项所述的射频标签的制作工艺，其特征在于，所述沉积过程采用的是磁控溅射法、化学气相沉积、热蒸发、原子层沉积、脉冲激光沉积、化学溶液以及外延生长中的一种或多种。

9.一种射频标签，其特征在于，包括衬底，以及在所述衬底上生长的天线和金属氧化物薄膜晶体管；

所述衬底为柔性衬底；

所述天线与所述金属氧化物薄膜晶体管的金属电极一体成型。

10.一种如权利要求9所述的射频标签，其特征在于，应用于物流自动分拣系统。