專利名稱：一種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種集成電路結構，具體涉及一種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，屬于電子技術領域。
背景技術：
印刷電子由于其低成本、適用可溶液法低溫制備、易于柔性和大面積集成等優(yōu)點而取得了廣泛的關注，在傳感單元、射頻標志識別標簽、電子紙顯示背板、醫(yī)療衛(wèi)生等領域已經(jīng)取得了實際應用。隨著人們對于電子產(chǎn)品低成本和便攜性要求的不斷增長，印刷電子的發(fā)展勢必會得到更大的推動和重視。與傳統(tǒng)硅基集成電路類似，互聯(lián)與封裝對于印刷電子集成電路也非常重要。為了實現(xiàn)復雜的電子功能，印刷電子需要有合適的互聯(lián)、封裝結構才能與可印刷晶體管結構、材料體系、電壓功耗和加工工藝等因素相兼容。 與傳統(tǒng)硅基集成電路不同，印刷柔性集成電路的基板通常是非熱導性塑料材料，因而在散熱上需要對結構有特殊的考慮，同時在實現(xiàn)印刷柔性集成電路的過程中要充分考慮到溶液法加工的特殊性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對印刷電子柔性集成電路的特殊性，提供一種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其能夠達到上層散熱與散熱性差的塑料基板兼容、充分保護溶液法加工的半導體層以及底柵底接觸結構晶體管易于集成的效果。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的—種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其中基本單元晶體管為底柵底接觸結構，所述互聯(lián)、封裝結構包括有絕緣襯底、器件互聯(lián)層、柵電極、柵極絕緣層、源漏電極、半導體層、緩沖層和封裝層，其特征是所述絕緣襯底位于所述互聯(lián)、封裝結構的底層，所述器件互聯(lián)層位于所述絕緣襯底之上，所述柵電極位于所述器件互聯(lián)層之上，所述柵極絕緣層覆蓋所述器件互聯(lián)層和柵電極，所述源漏電極位于所述柵極絕緣層之上，所述半導體層覆蓋所述源漏電極電極之間的溝道區(qū)域，所述緩沖層覆蓋所述柵極絕緣層、所述源漏電極和所述半導體層，所述封裝層位于所述緩沖層之上且在整個互聯(lián)、封裝結構的頂層。所述絕緣襯底為玻璃或塑料薄膜。所述器件互聯(lián)層由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為導電金屬或?qū)щ娪袡C物，所述導電有機物為PED0T:PSS，所述導電金屬為金、銀、銅或鋁。該層間絕緣層是指采用可溶液法加工的絕緣層或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍工藝加工的絕緣層。所述柵電極的材料為導電金屬或?qū)щ娪袡C物，所述導電有機物為PEDOT:PSS,所述導電金屬為金、銀、銅或鋁。所述柵極絕緣層為采用可溶液法加工、紫外線交聯(lián)的絕緣層或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍工藝加工的絕緣層。
所述源漏電極的材料為導電金屬并用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，所述導電金屬為金、銀或銅。所述半導體層為采用可溶液法加工的有機半導體。
所述緩沖層為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層。所述封裝層為導熱性良好的聚合物材料。所述聚合物材料為導熱膠。本發(fā)明所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構具有以下優(yōu)點第一、考慮到印刷電子采用散熱性差的柔性基板的特殊性，將導熱層放在結構的最上面，從上層散熱，從而提高整個結構的散熱性。第二、底柵底接觸結構的有機薄膜晶體管更容易用于電路集成，能夠更好的與現(xiàn)有硅基電子工藝兼容，同時該結構的晶體管能夠通過對柵極絕緣層的界面修飾取得良好的載流子傳輸界面，以更方便的控制載流子傳輸界面，通過降低亞閾值擺幅的方法來降低電壓功耗而不受限制于柵極絕緣層的厚度和介電常數(shù)。第三、將復雜的器件互聯(lián)層的制備在半導體沉積之前完成，從而能夠極大地保護溶液法加工的半導體層。第四、本發(fā)明能夠采用全溶液法進行制備，從而極大地節(jié)約了成本。


圖I為本發(fā)明的結構剖面示意圖。圖2為本發(fā)明中溶液法底柵底接觸結構有機薄膜晶體管通過降低亞閾值擺幅得到低電壓的轉(zhuǎn)移特性曲線。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案作詳細說明。本發(fā)明所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構如圖I所示，其中基本單元晶體管為底柵底接觸結構，所述互聯(lián)、封裝結構包括有絕緣襯底11、器件互聯(lián)層12、柵電極13、柵極絕緣層14、源漏電極15、半導體層16、緩沖層17和封裝層18。所述絕緣襯底11位于所述互聯(lián)、封裝結構的底層，所述器件互聯(lián)層12位于所述絕緣襯底11之上，所述柵電極13位于所述器件互聯(lián)層12之上，所述柵極絕緣層14覆蓋所述器件互聯(lián)層12和柵電極13，所述源漏電極15位于所述柵極絕緣層14之上，所述半導體層16覆蓋所述源漏電極15電極之間的溝道區(qū)域，所述緩沖層17覆蓋所述柵極絕緣層14、所述源漏電極15和所述半導體層16，所述封裝層18位于所述緩沖層17之上且在整個互聯(lián)、封裝結構的頂層。所述絕緣襯底11為玻璃或塑料薄膜，如PET、PEN等。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，以實現(xiàn)器件互聯(lián)的功能。該金屬互聯(lián)線的材料為金、銀、銅、鋁等導電金屬，或者PED0T:PSS等導電有機物，金屬互聯(lián)線的制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍或光刻，或者溶液法加工如噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等方法；該層間絕緣層是指采用可溶液法(如刮涂、旋涂等)加工的絕緣層材料或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍等傳統(tǒng)硅基半導體工藝加工的絕緣層。
所述柵電極13的材料為金、銀、銅、鋁等導電金屬或PED0T:PSS等導電有機物，制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍或光刻，或者采用噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等方法。所述柵極絕緣層14為采用可溶液法加工(如刮涂、旋涂等)、紫外線交聯(lián)的絕緣層或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍等傳統(tǒng)硅基半導體工藝加工的絕緣層。所述源漏電極15的材料為金、銀、銅等導電金屬并可用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍、光刻或可溶液法加工(如噴墨打印、絲網(wǎng)印刷等方法)。所述半導體層16為采用可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為旋涂、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷或提拉法等可溶液法。 所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，其具有很好的穩(wěn)定性和水氧阻隔性，使用與有機半導體相正交的溶劑，起到保護有機半導體的作用；所用制備方法為旋涂、絲網(wǎng)印刷等可溶液法。所述封裝層18為導熱膠等導熱性良好的聚合物材料，起到系統(tǒng)散熱的作用；所用制備方法為旋涂、絲網(wǎng)印刷等可溶液法，或者氣相沉積、濺射、蒸鍍等傳統(tǒng)硅基半導體工藝。以下通過一些實施例具體說明本發(fā)明的各種結構。實施例I :所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構中基本單元晶體管為底柵底接觸結構，所述互聯(lián)、封裝結構包括有絕緣襯底11、器件互聯(lián)層12、柵電極13、柵極絕緣層
14、源漏電極15、半導體層16、緩沖層17和封裝層18，其基本結構為所述絕緣襯底11位于所述互聯(lián)、封裝結構的底層，所述器件互聯(lián)層12位于所述絕緣襯底11之上，所述柵電極13位于所述器件互聯(lián)層12之上，所述柵極絕緣層14覆蓋所述器件互聯(lián)層12和柵電極13，所述源漏電極15位于所述柵極絕緣層14之上，所述半導體層16覆蓋所述源漏電極15電極之間的溝道區(qū)域，所述緩沖層17覆蓋所述柵極絕緣層14、所述源漏電極15和所述半導體層16，所述封裝層18位于所述緩沖層17之上且在整個互聯(lián)、封裝結構的頂層。各結構層的具體結構如下所述絕緣襯底11為玻璃。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為金，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍；該層間絕緣層為用氣相沉積工藝加工的絕緣層。所述柵電極13的材料為金，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍。所述柵極絕緣層14為用氣相沉積工藝加工的絕緣層。所述源漏電極15的材料為金，用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行熱蒸鍍。所述半導體層16為可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為旋涂。所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，所用制備方法為旋涂。所述封裝層18為導熱膠，所用制備方法為氣相沉積。實施例2 所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構的基本結構如實施例I。
各結構層的具體結構如下所述絕緣襯底11為玻璃。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為銀，其制備方法為絲網(wǎng)印刷；該層間絕緣層為用可溶液法的刮涂工藝加工的絕緣層。所述柵電極13的材料為銀，其制備方法為絲網(wǎng)印刷。所述柵極絕緣層14為可溶液法加工、紫外線交聯(lián)的絕緣層，制備方法為刮涂。所述源漏電極15的材料為銀，用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，其制備方法為絲網(wǎng)印刷。所述半導體層16為可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為噴墨打印。
所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，所用制備方法為絲網(wǎng)印刷。所述封裝層18為導熱膠，所用制備方法為絲網(wǎng)印刷。實施例3 所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構的基本結構如實施例I。各結構層的具體結構如下 所述絕緣襯底11為塑料薄膜PET。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為銅，其制備方法為噴墨打??；該層間絕緣層為用可溶液法的旋涂工藝加工的絕緣層。所述柵電極13的材料為銅，其制備方法為噴墨打印。所述柵極絕緣層14為可溶液法加工、紫外線交聯(lián)的絕緣層，制備方法為旋涂。所述源漏電極15的材料為銅，用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，其制備方法為噴墨打印。所述半導體層16為可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為絲網(wǎng)印刷。所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，所用制備方法為絲網(wǎng)印刷。所述封裝層18為導熱膠，所用制備方法為旋涂。實施例4 所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構的基本結構如實施例I。各結構層的具體結構如下所述絕緣襯底11為塑料薄膜PEN。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為鋁，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行光刻；該層間絕緣層為用濺射工藝加工的絕緣層。所述柵電極13的材料為鋁，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行光刻。所述柵極絕緣層14為采用濺射工藝加工的絕緣層。所述源漏電極15的材料為金，用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，其制備方法為使用具有一定圖案的掩膜進行光刻。所述半導體層16為可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為提拉法。所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，所用制備方法為旋涂。所述封裝層18為導熱膠，所用制備方法為濺射。實施例5
所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構的基本結構如實施例I。各結構層的具體結構如下所述絕緣襯底11為塑料薄膜PET。所述器件互聯(lián)層12由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為導電有機物PED0T:PSS，其制備方法為絲網(wǎng)印刷；該層間絕緣層為用蒸鍍工藝加工的絕緣層。所述柵電極13的材料為導電有機物PEDOT:PSS，其制備方法為噴墨打印。所述柵極絕緣層14為采用蒸鍍工藝加工的絕緣層。所述源漏電極15的材料為銀，用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾，其制備方法為噴墨打印。
所述半導體層16為可溶液法加工的有機半導體，所用制備方法為旋涂。所述緩沖層17為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層，所用制備方法為旋涂。所述封裝層18為導熱膠，所用制備方法為蒸鍍。圖2給出了本發(fā)明實驗性示例得到的有機薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線，電學特性
權利要求
1.一種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其中基本單元晶體管為底柵底接觸結構，所述互聯(lián)、封裝結構包括有絕緣襯底(11)、器件互聯(lián)層(12)、柵電極(13)、柵極絕緣層(14)、源漏電極(15)、半導體層(16)、緩沖層(17)和封裝層(18)，其特征是 所述絕緣襯底(11)位于所述互聯(lián)、封裝結構的底層，所述器件互聯(lián)層(12)位于所述絕緣襯底(11)之上，所述柵電極(13)位于所述器件互聯(lián)層(12)之上，所述柵極絕緣層(14)覆蓋所述器件互聯(lián)層(12)和柵電極(13)，所述源漏電極(15)位于所述柵極絕緣層(14)之上，所述半導體層(16)覆蓋所述源漏電極(15)電極之間的溝道區(qū)域，所述緩沖層(17)覆蓋所述柵極絕緣層(14)、所述源漏電極(15)和所述半導體層(16)，所述封裝層(18)位于所述緩沖層(17)之上且在整個互聯(lián)、封裝結構的頂層。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述絕緣襯底(11)為玻璃或塑料薄膜。
3.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述器件互聯(lián)層(12)由金屬互聯(lián)線和層間絕緣層組成，該金屬互聯(lián)線的材料為導電金屬或?qū)щ娪袡C物，該層間絕緣層是指采用可溶液法加工的絕緣層或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍工藝加工的絕緣層。
4.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述柵電極(13)的材料為導電金屬或?qū)щ娪袡C物。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述導電有機物為PEDOT:PSS，所述導電金屬為金、銀、銅或鋁。
6.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述柵極絕緣層(14)為采用可溶液法加工、紫外線交聯(lián)的絕緣層或者采用氣相沉積、濺射或蒸鍍工藝加工的絕緣層。
7.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述源漏電極(15)的材料為導電金屬并用含巰基的化學單分子自組裝薄膜進行修飾。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述導電金屬為金、銀或銅。
9.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述半導體層(16)為采用可溶液法加工的有機半導體。
10.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述緩沖層(17)為采用可溶液法加工的聚合物絕緣層。
11.根據(jù)權利要求I所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述封裝層(18)為導熱性良好的聚合物材料。
12.根據(jù)權利要求11所述的用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其特征是所述聚合物材料為導熱膠。
全文摘要
一種用于實現(xiàn)印刷柔性集成電路的互聯(lián)、封裝結構，其中基本單元晶體管為底柵底接觸結構，所述互聯(lián)、封裝結構包括有絕緣襯底、器件互聯(lián)層、柵電極、柵極絕緣層、源漏電極、半導體層、緩沖層和封裝層，其中，絕緣襯底位于所述互聯(lián)、封裝結構的底層，器件互聯(lián)層位于絕緣襯底之上，柵電極位于器件互聯(lián)層之上，柵極絕緣層覆蓋器件互聯(lián)層和柵電極，源漏電極位于柵極絕緣層之上，半導體層覆蓋源漏電極電極之間的溝道區(qū)域，緩沖層覆蓋柵極絕緣層、源漏電極和半導體層，封裝層位于緩沖層之上且在整個互聯(lián)、封裝結構的頂層。本發(fā)明采用全溶液法制備，極大地節(jié)約了成本，同時具有散熱性好、半導體層得到充分保護以及底柵底接觸結構晶體管易于集成的優(yōu)點。
文檔編號H01L51/10GK102832344SQ201210316399
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2012年8月30日
發(fā)明者郭小軍, 馮林潤, 崔晴宇, 徐小麗, 唐偉 申請人:上海交通大學