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复旦团队成功研发功能型光刻胶

实现特大规模集成度有机芯片制造

　　光明日报上海7月12日电（记者孟歆迪、颜维琦 通讯员李斯嘉）记者从复旦大学了解到，日前，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程团队设计了一种功能型光刻胶，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水平。该成果日前以《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》。

　　随着现代信息科技的发展，功能芯片的集成密度越来越高，硅基芯片集成器件的密度已经超过每平方毫米2亿个晶体管。目前，集成电路芯片主要采用单晶硅制造。与硅材料相比，有机半导体材料具有本征柔性、生物相容性、成本低廉等优势，在可穿戴电子设备、生物电子器件等新兴领域具有重要应用前景。然而，基于有机半导体制造的有机芯片在集成度方面却远远落后于硅基芯片。

　　据介绍，芯片集成度可以分为小规模集成度、中规模集成度、大规模集成度、超大规模集成度和特大规模集成度。此前，有机芯片集成度通常只能达到大规模集成度水平。由于小型化和性能的折中，高集成有机芯片的发展受到限制。

　　魏大程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，在聚合物半导体芯片的集成度上实现了新突破。

　　据介绍，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版转移到待加工基片上，是一种光刻工艺的基础材料。传统光刻胶仅作为加工模板，本身不具备导电、传感等功能，而这款新型功能光刻胶在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，不仅能实现亚微米量级特征尺寸图案的可靠制造，而且图案本身就是一种半导体，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，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，其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。

　　该研究提出了一种功能型光刻胶的结构设计策略，将有望促进高集成有机芯片领域的发展。经过多年的技术累积，团队制备的有机芯片在集成度方面已达到国际领先水平，该技术与商业微电子制造流程高度兼容，具有很好的应用前景。

　　“我们正在积极寻求产业界合作，希望能够推动科研成果的应用转化。未来，这种材料一方面能够用于制造高集成度柔性芯片，另一方面由于其光刻兼容性，还有可能实现有机芯片与硅基芯片的功能集成，进一步拓展硅基芯片的应用。”团队负责人魏大程说。

　　《光明日报》（2024年07月13日 04版）