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研究人員將CMOS電路和柔性基板結合打造“柔性芯片”

時間：2008-12-01 06:33:34

關鍵字： CMOS 基板電路芯片

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[導讀]傳統(tǒng)的硅電路雖然速度飛快，但是因為CMOS晶圓制程的溫度很高，所以不能放置在軟性聚合物基板上。市面上雖有能將電子元件以低溫印刷到軟性基板上的硅墨水以及有機電路，但速度總是比不上CMOS。現(xiàn)在，有研究人員聲稱解

傳統(tǒng)的硅電路雖然速度飛快，但是因為CMOS晶圓制程的溫度很高，所以不能放置在軟性聚合物基板上。市面上雖有能將電子元件以低溫印刷到軟性基板上的硅墨水以及有機電路，但速度總是比不上CMOS?，F(xiàn)在，有研究人員聲稱解決了這個問題，發(fā)明了一種能結合CMOS電路與軟性基板的方法。

“我們使用一種軟性、可延展的聚合物做為基板，而這種電子元件本身是采用傳統(tǒng)硅制程技術制造的?！泵绹鞅贝髮W(Northwestern University)教授Yonggang Huang表示：“我們使用硅晶圓制造該元件，然后將電路搬到軟性聚合物基板上?！?/FONT>

透過使用一片在傳統(tǒng)晶圓廠生產(chǎn)的施體(donor)絕緣上覆硅(SOI)晶圓，研究人員將CMOS電路的速度與軟性聚合物基板合而為一。由于該施體晶圓表面上有厚厚的絕緣二氧化硅涂布，因此所產(chǎn)生的電路可以被移開，然后下面的晶圓片則可重復使用多次(直到上面的二氧化硅涂布用罄)。

“一開始，我們的硅元件是在一個二氧化硅犧牲層(sacrificial layer)上蝕刻形成，因此我們能將電路移到聚合物基板上?！盚uang解釋。如果只是這樣，脆弱的硅電路在軟性基板變形時，就會斷裂損毀；但研究人員表示他們已經(jīng)透過一個兩步驟的轉(zhuǎn)移程序，解決了以上問題。

首先，他們預先將基板收縮、露出導線，然后將整個基板用柔軟的透明塑膠包起來。“個中訣竅是我們先拉長聚合物基板，然后把電路從施體晶圓上轉(zhuǎn)移過來?！盚uang解釋：“接下來我們把基板拉力放松，硅島狀物 (silicon islands)之間的金屬導線就會浮出基板表面；最后我們用表面涂布物將電路封裝保護起來?！?/FONT>

研究人員聲稱，用這種方法所產(chǎn)出的軟性電路速度就跟傳統(tǒng)CMOS元件一樣快，而且柔軟度甚至比在聚合物基板上以硅墨水印刷或有機材料制造的軟性電子元件更高。其高可撓性來自使用一種非常柔軟的聚合物，不僅可以像一般印刷電路那樣彎折，還能扭轉(zhuǎn)并延長40%。這種可拉長可扭轉(zhuǎn)的特性將是在可穿戴電子設備應用上的關鍵。

到目前為止，研究人員已嘗試采用這種技術，透過利用通道長度13微米的n與p型電晶體產(chǎn)出一個環(huán)形振蕩器(ring oscillator)。該團隊并表示，這種技術還可用在感測器、發(fā)射器、光電電池，以及醫(yī)療應用的微流體元件(microfluidic devices)上。

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