專利名稱：基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于噴墨印刷與激光干 涉曝光的電路互聯(lián)方法。
背景技術(shù)：
電路系統(tǒng)的發(fā)展，使我們得以進(jìn)入信息時代，目前各種創(chuàng)新的電子產(chǎn)品不斷出現(xiàn)， 比如柔性電子產(chǎn)品，射頻標(biāo)簽，等等。這些新型電子器件讓更具創(chuàng)意的電子產(chǎn)品走入我們的 生活。但是，為了更廣泛的市場應(yīng)用，也由于所用材料的限制，這些電子產(chǎn)品要集成度提高， 同時又要大幅度降低制備成本，就有必要突破傳統(tǒng)電路系統(tǒng)制備工藝的束縛。在傳統(tǒng)較高密度電路制備工藝中，電路互聯(lián)通過掩膜與光刻工藝實現(xiàn)，這樣的制 備過程不僅成本高，同時隨著所需掩膜板的精度不斷提高，加工掩膜板所需的成本也急劇 增加。每一層金屬互聯(lián)就需要兩個掩膜板，一層用于圖形化過孔，一層圖形化金屬互聯(lián)線。 所以，當(dāng)實現(xiàn)更大規(guī)模電路系統(tǒng)、需要多層金屬互聯(lián)的電路設(shè)計來說，無疑需要更多的掩膜 板，意味著更高昂的掩膜板制作成本，更多的工程步驟。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00680035406. 7記載了一種利用 碳納米管的電子遷移率遠(yuǎn)高于金屬，實現(xiàn)更細(xì)的電路互聯(lián)線的方法，該技術(shù)無需制備高精 度的掩膜；但是碳納米管互聯(lián)線網(wǎng)絡(luò)的制備工藝過于復(fù)雜，需要采取多種方法去控制碳納 米管的取向，難以實用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于噴墨印刷與激光干涉曝光的 電路互聯(lián)方法，利用激光干涉曝光實現(xiàn)基礎(chǔ)高精度相互平行的金屬線，同時通過噴墨打印 技術(shù)則可以部分修飾金屬線，更重要的是實現(xiàn)兩層互相垂直的金屬線之間的互聯(lián)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明通過在晶體管陣列的襯底上制備一層 絕緣層，然后在絕緣層上制備導(dǎo)電薄膜，再通過采用激光干涉曝光法制成導(dǎo)電柵后，最后用 噴墨打印方式在導(dǎo)電柵上分別打印絕緣層刻蝕劑和導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電過孔，實現(xiàn)薄膜晶體 管陣列的電路連接。所述的絕緣層為SiOx、SiNx或其混合，或者是有機(jī)絕緣層材料，該絕緣層的電阻率 大于等于IO+8歐· cm。所述的導(dǎo)電薄膜為純金屬、金屬化合物或有機(jī)導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜的方塊電阻 小于等于500歐/每方塊。所述的激光干涉曝光法是指在導(dǎo)電薄膜上旋涂光刻膠，然后利用激光干涉曝光， 并經(jīng)顯影、刻蝕、去膠制成導(dǎo)電柵。所述的導(dǎo)電柵，其單根導(dǎo)電連線的線寬小于等于2000nm。所述的噴墨打印方式是指采用顆粒粒徑小于等于150nm的金屬納米顆?；蚪饘?化合物懸浮液或隔絕水氧的有機(jī)導(dǎo)電材料進(jìn)行打印。
本發(fā)明結(jié)合了噴墨印刷與激光干涉曝光兩者的優(yōu)點(diǎn)，實現(xiàn)了無掩膜的互聯(lián)線技 術(shù)，即實現(xiàn)了高精度的互聯(lián)，也增加了互聯(lián)線設(shè)計的靈活性，最重要的是不必使用昂貴的掩 膜，大大降低了成本。


圖1是襯底上已經(jīng)做好的兩個晶體管示意圖。圖2是第一層金屬柵及過孔示意圖。圖3是第二層金屬柵及過孔示意圖。圖4是反相器襯底晶體管及兩層金屬化總體示意圖。圖5此反相器有效的金屬互聯(lián)連接示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，襯底3上已經(jīng)做好的兩個晶體管。左側(cè)與右側(cè)的晶體管是一樣的結(jié) 構(gòu)。下面以左側(cè)的晶體管為例說明，1與漏電極，2是源電極，從圖中可以看出這兩個電極叉 指狀電極，而3是柵電極。這兩個晶體管結(jié)構(gòu)可以是多種多樣的，文中所述的是底接觸頂柵 結(jié)構(gòu)為例說明。如圖2和圖3所示，為本實施例具體互聯(lián)線的方法。如圖2所示，第一層金屬柵結(jié)構(gòu)。在圖1所示的襯底晶體管的基礎(chǔ)上旋涂IOOnm厚 的有機(jī)絕緣層(負(fù)性光刻膠NR9-250P)，然后用IOOmW的435nm波長的激光器曝光60分鐘、 使用顯影液RD6顯影，形成有機(jī)絕緣層；然后蒸鍍50nm厚的鋁，旋涂光刻膠(AR-P 5350)， 然后IOOmW的435nm波長的激光器曝光40分鐘，再用四甲基氫氧化鈉顯影，后用磷酸刻蝕 鋁膜，使用四甲基氫氧化鈉的溶液AR300-47去膠，然后形成周期為400nm占空比為50%的 水平金屬柵4 ；然后需要形成過孔5，先利用噴墨打印技術(shù)將腐蝕絕緣層的溶液(RR4/41)打 印在需要過孔的地方，然后經(jīng)過清洗，再將導(dǎo)電納米銀膠打印在絕緣層已經(jīng)被腐蝕的區(qū)域， 然后退火固化以形成可靠的電氣連接；最后形成金屬柵被刻蝕的部分6，通過噴墨打印技 術(shù)將金屬刻蝕劑打印在需要刻蝕金屬柵的部分，以形成設(shè)計好的電路連接，刻蝕鋁使用的 是磷酸。如圖3所示，采用與上述步驟類似的方式，只是這一層金屬柵的方向與第一層金 屬柵的方向垂直，而在這一層可以同時制備探測點(diǎn)9，這是為了電學(xué)特性測量的方便，探測 點(diǎn)9是通過打印納米銀膠實現(xiàn)的，與制備過孔時打印納米銀膠同時進(jìn)行。如圖4和圖5所示，為本方法制備得到的互聯(lián)裝置示意圖，其中4為水平金屬柵、 5為第一層互聯(lián)線過孔、6為金屬柵上被刻蝕的部分、7為垂直金屬柵、8為第二層互聯(lián)線過 孔、9為測試觸點(diǎn)，其中兩層互聯(lián)線過孔5、8分別與垂直金屬柵7或水平金屬柵4相連接并 最終形成的電路結(jié)構(gòu)是一個反相器，其中左側(cè)的晶體管是反相器的負(fù)載，漏極與柵極相連， 右側(cè)的晶體管是工作晶體管，柵極接受反相器的輸入信號，漏極與負(fù)載晶體管的源極相連， 作為反相器的輸出信號。
權(quán)利要求
一種基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征在于，通過在晶體管陣列的襯底上制備一層絕緣層，然后在絕緣層上制備導(dǎo)電薄膜，再通過采用激光干涉曝光法制成導(dǎo)電柵后，最后用噴墨打印方式在導(dǎo)電柵上分別打印絕緣層刻蝕劑和導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電過孔，實現(xiàn)薄膜晶體管陣列的電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征是， 所述的絕緣層為SiOx、SiNx或其混合，或者是有機(jī)絕緣層材料，該絕緣層的電阻率大于等于 IO+8 歐· cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征是， 所述的導(dǎo)電薄膜為純金屬、金屬化合物或有機(jī)導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜的方塊電阻小于等于 500歐/每方塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征是， 所述的激光干涉曝光法是指在導(dǎo)電薄膜上旋涂光刻膠，然后利用激光干涉曝光，并經(jīng)顯 影、刻蝕、去膠制成導(dǎo)電柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征 是，所述的導(dǎo)電柵，其單根導(dǎo)電連線的線寬小于等于2000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，其特征是， 所述的噴墨打印方式是指采用顆粒粒徑小于等于150nm的金屬納米顆?；蚪饘倩衔飸?浮液或隔絕水氧的有機(jī)導(dǎo)電材料進(jìn)行噴墨打印。
全文摘要
一種半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的基于噴墨印刷與激光干涉曝光的電路互聯(lián)方法，通過在晶體管陣列的襯底上制備一層絕緣層，然后在絕緣層上制備導(dǎo)電薄膜，再通過采用激光干涉曝光法制成導(dǎo)電柵后，最后用噴墨打印方式在導(dǎo)電柵上分別打印絕緣層刻蝕劑和導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電過孔，實現(xiàn)薄膜晶體管陣列的電路連接。本發(fā)明利用激光干涉曝光實現(xiàn)基礎(chǔ)高精度相互平行的金屬線，同時通過噴墨打印技術(shù)則可以部分修飾金屬線，更重要的是實現(xiàn)兩層互相垂直的金屬線之間的互聯(lián)。
文檔編號H01L21/768GK101969042SQ20101026405
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者葉志成, 崔晴宇, 李爭光, 郭小軍 申請人:上海交通大學(xué)