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复旦大学研发半导体性光刻胶

复旦大学高分子科学系研究团队设计了一种新型半导体性光刻胶,利用光刻技术在全画幅尺寸芯片上集成了 2700 万个有机晶体管并实现了互连,集成度达到特大规模集成度(ultra-large-scale integration,ULSI)水平。

▲ (a)光刻胶组成;(b)光刻胶聚集态结构;(c)在不同衬底上加工的有机晶体管阵列;(d)有机晶体管阵列结构示意图;(e)与其他方法的像素密度对比

2024 年 7 月 4 日,该成果以《基于光伏纳米单元的高性能大规模集成有机光电晶体管》为题发表于《自然・纳米技术》。

芯片集成度可以分为小规模集成度 (SSI)、中规模集成度 (MSI)、大规模集成度 (LSI)、超大规模集成度 (VLSI) 和特大规模集成度 (ULSI),此前,有机芯片的制造方法主要包括丝网印刷、喷墨打印、真空蒸镀、光刻加工等,集成度通常只能达到大规模集成度 (LSI) 水平

光刻胶又称为光致抗蚀剂,在芯片制造中扮演着关键角色,经过曝光、显影等过程能够将所需要的微细图形从掩模板转移到待加工基片上,是一种光刻工艺的基础材料。

复旦团队设计了一种由光引发剂、交联单体、导电高分子组成的新型功能光刻胶。光交联后形成了纳米尺度的互穿网络结构,兼具良好的半导体性能、光刻加工性能和工艺稳定性。该光刻胶不仅能实现亚微米量级特征尺寸图案的可靠制造,而且该图案本身就是一种半导体,从而简化了芯片制造工艺。

光刻制造的有机晶体管互连阵列包含 4500×6000 个像素,集成密度达到 3.1×106 单元每平方厘米,即在全画幅尺寸芯片上集成了 2700 万个器件,达到特大规模集成度 (ULSI),其光响应度达到 6.8×106 安培每瓦特,高密度阵列可以转移到柔性衬底上,实现了仿生视网膜应用