制造技术|美国研制出制造工艺简单的全球最快柔性硅晶体管

美国威斯康星大学在空军科学研究实验室的支持下，通过其所研发的独特制造技术，可使用大卷柔性塑料制造出简单、廉价、带有无线传输能力的高性能晶体管。

经测试，该晶体管可工作在38GHz，而仿真结果则显示工作频率可进一步提升至110GHz。该性能在无线传输中非常有用，开启从可穿戴电子到传感器的大量新应用。

工艺流程

研究人员未使用传统的纳米级光刻技术，以此避免出现如光衍射和制造精度不够而导致的短路，以及反复的光刻步骤；而是使用了低温工艺，以及简单、低成本的纳米压印技术，在柔性晶体管上制作了晶体管电路图形。柔性晶体管是最终放置在苯二甲酸乙二醇酯（更多情况下称为PET）衬底上的单晶体硅。

在传统选择性掺杂的方法中，研究人员通常通过在材料的预定位置中引入杂质来提高材料的导电能力等性能，但容易出现材料去了不该去的地方而引发的短沟道效应。

在此次技术突破中，研究人员使用掺杂物覆盖了单晶体硅，而非传统有选择地进行了掺杂；然后涂覆了一层光刻胶材料，并用电子束光刻技术在光刻胶上制造出小至10纳米宽的形状，以此产生所需图形的可复用模具；接着将模具放在超薄、非常柔软的硅膜上来制造光刻胶图形，最后，使用干法刻蚀工艺（其核心是使用纳米级刀），根据模具中的图形对硅中纳米级沟道进行刻蚀，然后在沟道上层增加用作开关的宽栅。

技术优势

通过使用带有独特的三维电流图形，晶体管消耗的电流更少、运行效率更高。而且由于新方法能够刻蚀出比传统制造工艺更窄的沟道，可进一步提高器件集成度。

由于模具可以复用，该方法可以轻易地微缩用于被称为“卷到卷”工艺中（想想一下巨形、带有图形的擀面杖在桌面大小的塑料薄板上移动），半导体生产商可使用该方法在一卷柔性塑料上通过图形复刻实现多种器件的量产。研究人员表示该技术在“卷到卷”中应用已经就绪。