柔性集成電路器件及其組件和制造方法技術

公開了柔性集成電路器件及其組件和制造方法。所述柔性集成電路器件，包括：彼此分離的多個半導體島，所述多個半導體島包括各自的半導體器件；多個互連部件，所述多個互連部件用于將相鄰的半導體島彼此連接；支撐層，所述支撐層附著于所述多個半導體島上，其中，所述多個互連部件分別包括位于半導體島內的端部和位于半導體島之間的中間部，使得所述柔性集成電路器件不僅可彎曲，而且沿著至少一個方向可伸縮。所述柔性集成電路器件可以提供彎曲和伸縮變形特性，滿足可穿戴電子產品的需求，并且可以降低制造成本和提高可靠性。

【技術實現步驟摘要】
柔性集成電路器件及其組件和制造方法
本專利技術涉及集成電路器件，更具體地，涉及柔性集成電路器件及其組件和制造方法。
技術介紹
柔性集成電路可以彎曲或延伸，在受到外力時可以保持集成電路的完整性和功能。此外，柔性集成電路還可以低成本地獲得大面積的電子器件。因此，柔性集成電路在可穿戴電子產品等領域有廣泛的應用前景。基于硅晶片等的半導體芯片自身是剛性的，不容易彎曲或延伸，在受到外力時容易受損。已經發現厚度小于50微米的半導體薄層是柔性的。形成柔性電路的一種已知方法是先在硅晶片等的半導體薄層中形成集成電路的半導體器件，然后將半導體薄層從硅芯片轉移到柔性片上。該方法的主要缺點是由于半導體薄層的厚度受到限制，因此在集成電路設計和制造中產生了很多困難。在轉移半導體薄層時，由于蝕刻損耗大量的半導體材料，導致柔性集成電路成本過高。制造柔性電路的另一種已知方法將半導體襯底中形成的半導體器件分離成多個剛性的襯底島。在襯底島之間形成可彈性變形的連接部件，使得剛性的襯底島組成柔性的襯底島網絡。襯底島網絡可以附著于樹脂片上，以進一步提高機械強度。連接部件可以僅僅提供機械支撐功能，也可以同時提供機械支撐功能和不同襯底島之間的電連接功能。連接部件通常由金屬材料組成，并且形成在絕緣層上。已經認識到該方法的主要缺點是在連接部件中存在著機械應力。連接部件和絕緣層之間的熱膨脹系數失配，在制造工藝中以及在實際使用中容易斷裂，導致柔性集成電路的成品率低、可靠性差。此外，在上述現有技術的方法中，為了轉移半導體薄層或分離襯底島，都需要從半導體襯底的背面蝕刻，對半導體襯底減薄。該背面蝕刻的工藝時間過長并且損耗大量的半導體材料，導致柔性集成電路成本過高。
技術實現思路
鑒于上述問題，本專利技術的目的是提供一種改進的柔性集成電路器件及其組件和制造方法，以提高柔性集成電路的可靠性并降低制造成本。根據本專利技術的第一方面，提供一種柔性集成電路器件，包括：彼此分離的多個半導體島，所述多個半導體島包括各自的半導體器件；多個互連部件，所述多個互連部件用于將相鄰的半導體島彼此連接；支撐層，所述支撐層附著于所述多個半導體島上，其中，所述多個互連部件分別包括位于半導體島內的端部和位于半導體島之間的中間部，使得所述柔性集成電路器件不僅可彎曲，而且沿著至少一個方向可伸縮。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件的中間部的頂部表面暴露。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件的中間部在所述多個半導體島之間懸置。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件的中間部具有彎曲或折疊的形狀。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件的中間部的形狀是選自線形、折線形、S形、Z字形中的一種形狀。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件分布成沿著至少一個方向可伸縮。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件分布成沿著兩個方向可伸縮。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件由金屬材料組成。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件中的至少一個用于電連接相鄰的半導體島中的半導體器件。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件分別由至少一個金屬層組成。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個互連部件中的至少一個由多個金屬層組成。優選地，在柔性集成電路器件中，所述至少一個互連部件為管狀結構，其中所述多個金屬層分別構成管狀結構的外壁的底部、側壁和頂部。優選地，在柔性集成電路器件中，所述多個金屬層還構成管狀結構的芯部。優選地，在柔性集成電路器件中，所述管狀結構的外壁為網狀。優選地，在柔性集成電路器件中，所述支撐層由選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚-酰亞胺(PEI)、聚醚-酮(PEEK)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的一種組成。根據本專利技術的第二方面，提供一種柔性集成電路組件，包括：支撐基板；以及上述的柔性集成電路器件，其中，柔性集成電路器件位于支撐基板之中或與支撐基板形成疊層。優選地，在所述柔性集成電路組件中，所述支撐基板由選自樹脂、布、紙張中的一種組成。優選地，在所述柔性集成電路組件中，所述樹脂是選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-酰亞胺(PAI)、聚醚-酰亞胺(PEI)、聚醚-酮(PEEK)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的一種。優選地，在所述柔性集成電路組件中，所述互連部件的中間部浸沒于粘合劑或樹脂中，從而保持一定的相對距離，使得彼此隔開。根據本專利技術的第三方面，提供一種柔性集成電路器件的制造方法，包括：在半導體層中形成第一溝槽，將半導體層分隔成多個半導體島；形成層間介質層的第一部分，以填充第一溝槽；在所述多個半導體島中，分別形成各自的半導體器件；形成層間介質層的第二部分，以覆蓋所述多個半導體島的頂部表面；在層間介質層上形成多個絕緣層；在所述多個絕緣層的至少一個中形成互連部件；以及在所述多個絕緣層和所述層間介質層中形成第二溝槽，將所述多個半導體島連同圍繞其周圍的層間介質層彼此分開，其中，用于形成第一溝槽和第二溝槽的蝕刻均從半導體層形成半導體器件的一側開始。優選地，在所述方法中，第二溝槽的位置與第一溝槽的位置一致，并且第二溝槽的寬度小于第一溝槽的寬度。優選地，在所述方法中，在形成第一溝槽的步驟之前，還包括：在半導體襯底上形成犧牲層；以及在犧牲層上形成所述半導體層。優選地，在所述方法中，所述犧牲層是與所述半導體層和所述半導體襯底的蝕刻特性不同的另一半導體層。優選地，在所述方法中，在形成第二溝槽的步驟之后還包括：經由第二溝槽，相對于所述半導體層和所述半導體襯底，選擇性地蝕刻去除所述犧牲層；以及去除所述半導體襯底。優選地，在所述方法中，所述半導體層是半導體襯底的一部分，并且所述半導體襯底是單晶半導體襯底。優選地，在所述方法中，單晶半導體襯底在不同晶面上的蝕刻特性不同。優選地，在所述方法中，在形成第二溝槽的步驟之后還包括：經由第二溝槽，相對于層間介質層，選擇性地蝕刻去除半導體襯底的一部分，從而在半導體襯底中形成具有暴露側壁和底部的開口；使用對于晶面有選擇性的蝕刻劑，沿著半導體襯底的開口側壁橫向蝕刻，去除所述半導體襯底位于所述半導體層下方的一部分；以及去除所述半導體襯底。在根據本專利技術的實施例的柔性集成電路器件中，互連部件的中間部的頂部表面可以自由變形，在優選的實施例中，互連部件的中間部懸置。柔性集成電路器件的特性主要決定于支撐層，而沒有受到柔性集成電路器件中的絕緣層的影響，從而提高了可靠性。本專利技術的柔性集成電路器件基于支撐層的彈性變形可以實現更大的彎曲度，并且還可以基于互連部件的可伸縮性可以實現至少一個方向上的伸縮變形。因此，根據本專利技術的實施例的柔性集成電路器件及其組件可以更好地滿足可穿戴電子產品的需求。在根據本專利技術的實施例的柔性集成電路器件的制造方法中，在分離半導體島時從半導體襯底的正面(即形成半導體器件的一側表面)開始蝕刻。結果，僅僅損耗半導體襯底上方的犧牲層材料，或者僅僅損耗半導體襯底的一部分半導體材料。在形成柔性集成電路器件之后，半導體襯底仍然可以用于制造半導體器件，從而可以大大地減少工藝時間和材料成本。附圖說明通過以下參照附圖對本專利技術實施例的描述，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柔性集成電路器件，包括：彼此分離的多個半導體島，所述多個半導體島包括各自的半導體器件；多個互連部件，所述多個互連部件用于將相鄰的半導體島彼此連接；支撐層，所述支撐層附著于所述多個半導體島上，其中，所述多個互連部件分別包括位于半導體島內的端部和位于半導體島之間的中間部，使得所述柔性集成電路器件不僅可彎曲，而且沿著至少一個方向可伸縮。

【技術特征摘要】
1.一種柔性集成電路器件，包括：彼此分離的多個半導體島，所述多個半導體島包括各自的半導體器件；位于所述多個半導體島中的至少一個絕緣層；位于所述至少一個絕緣層中的多個互連部件，所述多個互連部件用于將相鄰的半導體島彼此連接；支撐層，所述支撐層附著于所述多個半導體島上，其中，所述多個互連部件分別包括位于半導體島內的端部和位于半導體島之間的中間部，使得所述柔性集成電路器件不僅可彎曲，而且沿著至少一個方向可伸縮，所述多個互連部件的端部嵌入所述至少一個絕緣層中，所述多個互連部件的中間部在所述多個半導體島之間懸置。2.根據權利要求1所述的柔性集成電路器件，其中所述多個互連部件的中間部的頂部表面暴露。3.根據權利要求1所述的柔性集成電路器件，其中所述多個互連部件中的至少一個由多個金屬層組成，所述至少一個互連部件為管狀結構，其中所述多個金屬層分別構成管狀結構的外壁的底部、側壁和頂部。4.一種柔性集成電路組件，包括：支撐基板；以及根據權利要求1至3中任一項所述的柔性集成電路器件，其中，柔性集成電路器件位于支撐基板之上或之中或與支撐基板形成疊層。5.根據權利要求4所述的柔性集成電路組件，其中所述支撐基板由選自樹脂、布、紙張中的一種組成。6....

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慧瓏，
申請(專利權)人：朱慧瓏，
類型：發明
國別省市：美國;US