制造可拉伸导线的方法和制造可拉伸集成电路的方法与流程

本公开涉及一种制造可拉伸导线的方法，以及一种制造可拉伸集成电路的方法。

背景技术：

即使当基板由于从外部施加的应力而膨胀时，可拉伸电子设备需要保持电气功能。可拉伸电子设备超出了简单可弯曲和/或柔性设备的极限，并且在各种领域中有适用性，这些领域例如是机器人的传感器皮肤、可穿戴通信设备，身体可嵌入/可附接生物设备、下一代显示器，以及类似领域。

为制造柔性电子设备，存在用于在基板(在其上将形成电路)中形成褶皱的技术，以确保设备的可拉伸性，存在使用具有导电性的、可拉伸且有机的导电材料来取代金属导线的技术，或者将金属导线图案化为可拉伸且二维的平面弹簧类型的技术。

技术实现要素：

本公开提供一种制造可拉伸导线以及可拉伸集成电路的方法，所述可拉伸导线以及可拉伸集成电路具有可拉伸且为液相的导电结构。

本公开所解决的问题不局限于上文描述的那些问题，且从下面的描述，本领域技术人员将可以清楚地理解上文未提及的其他问题。

本发明构思的实施例提供一种制造可拉伸导线的方法。所述方法包含：在基板上移除光致抗蚀剂层的一部分，以形成包含至少一个图案狭缝的光致抗蚀剂图案；在光致抗蚀剂图案上施加液相导电材料，以在图案狭缝中形成液相导电结构；在移除光致抗蚀剂图案后，在液相导电结构上形成可拉伸的第一绝缘层；以及将液相导电结构和第一绝缘层从基板分离。

在实施例中，图案狭缝可以包含面向彼此的侧壁，并且侧壁与基板成锐角。

在实施例中，液相导电结构可以具有与侧壁间的最短分离距离相对应的宽度。

在实施例中，液相导电结构可以沿图案狭缝延伸。

在实施例中，所述方法还可以包含：在从基板分离的液相导电结构的下部部分上形成可拉伸的第二绝缘层。

在实施例中，液相导电材料可以包含液相金属。

在实施例中，液相金属可以包含含有镓(Ga)和铟(In)的合金。

在实施例中，可拉伸的第一绝缘层可以包含弹性体。

在实施例中，弹性体可以包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酯。

在本发明构思的实施例中，一种制造可拉伸集成电路的方法包含：在上面设置有至少两个彼此分离的电子设备的基板上形成光致抗蚀剂层；移除光致抗蚀剂层的一部分，以形成包含至少一个图案狭缝的光致抗蚀剂图案；在光致抗蚀剂图案上施加液相导电材料，以在图案狭缝中形成液相导电结构；在移除光致抗蚀剂图案后，在液相导电结构和电子设备上形成可拉伸的第一绝缘层；以及将液相导电结构、电子设备和第一绝缘层从基板上分离。

在实施例中，图案狭缝可以包含面向彼此的侧壁，并且侧壁与基板成锐角。

在实施例中，侧壁之间的最短分离距离可以形成为大于电子设备之间的分离距离。

在实施例中，液相导电材料可以包含液相金属。

在实施例中，液相金属可以包含含有镓(Ga)和铟(In)的合金。

在实施例中，所述方法还可以包含在从基板分离的液相导电结构、电子设备，以及第一绝缘层的下部部分上形成可拉伸的第二绝缘层。

在实施例中，液相导电材料可以连接彼此分离的电子设备。

附图说明

包含附图以提供本发明构思的进一步理解，并且附图被并入以构成本说明书的一部分。附图图示了本发明构思的示范性实施例，并且与说明书一起用以解释本发明构思的原理。在附图中：

图1是图示了电子设备通过根据本发明构思的实施例的可拉伸导线而连接的平面图；

图2是沿图1的线I-I’剖取的截面图；

图3至12是按顺序图示了根据本发明构思的实施例的可拉伸导线的制造工艺的附图；

图13是图示了根据本发明构思的实施例的可拉伸集成电路的平面图；

图14是沿图13的线II-II’剖取的截面图；以及

图15至22是按顺序图示了根据本发明构思的实施例的可拉伸集成电路的制造工艺的附图。

具体实施方式

将参考后面详细描述的示范性实施例以及附图来说明本发明的优点和特征，以及用于实现它们的方法。然而，本发明不局限于下面的示范性实施例，而是以各种形式实现。换言之，提出多个这些示范性实施例仅为了完整地公开本发明，并且使本领域普通技术人员理解本发明的范围。本发明应当仅由随附的权利要求的范围来限定。整个说明书中，相似的编号指代相似的元件。

下面的说明书和权利要求中所使用的术语和词汇是为了描述实施例，而非局限发明构思。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图包含复数形式，除非语境明显表示相反的意思。还应理解的是，本文使用的术语“包含”和/或“包括”指定所述部件、操作和/或元件的存在，但不排除一个或多个其他部件、操作和/或元件的存在或附加。

除非相反地限定，本文使用的全部术语(包含技术术语和科学术语)具有属于本发明技术领域的普通技术的人员所理解的相同的意义。应当进一步理解的是，术语(比如那些在常用词典中定义的术语)应被解读为具有与它们在相关领域的语境中的意义一致的意义，而不应被解读为理想化的或过于正式的意义，除非本文明显地如此限定。

在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的实施例，以解释可拉伸导线和可拉伸集成电路的制造方法。

图1是图示了电子设备通过根据本发明构思的实施例的可拉伸导线而连接的平面图。图2是沿图1的线I-I’剖取的截面图。

参考图1和图2，多个电子设备E1和E2可以彼此分离地设置。可拉伸导线1可以连接到多个电子设备E1和E2中的每一个。例如，两个电子设备E1和E2中的每一个可以与可拉伸导线1的两端都连接。

可拉伸导线1在至少一个方向上是可拉伸的，以用于可穿戴通信设备，或者身体可嵌入/可附接的生物设备等。在本发明构思的实施例中，可拉伸导线1可以延长地(lengthily)形成。可拉伸导线1可以在至少一个方向上拉伸。例如，可拉伸导线1可以在纵向方向上拉伸或收缩。相应地，可拉伸导线1可以自由地弯曲。与此不同的是，其他可拉伸导线可能在全部方向上拉伸或收缩。

可拉伸导线1可以包含液相导电结构10以及绝缘层30和绝缘层40。可拉伸导线1可以包含至少一个液相导电结构10。在本发明构思的实施例中，可拉伸导线1可以包含一个液相导电结构10，但不局限于此，且也可以包含两个或更多个液相导电结构。

液相导电结构10可以设置在绝缘层30和绝缘层40中。例如，液相导电结构10可以设置在稍后将描述的第一绝缘层30和第二绝缘层40之间。相应地，可以通过绝缘层30和绝缘层40，使液相导电结构10与外部环境隔离。

在使用可拉伸导线1的温度下，液相导电结构10可以保持液相状态。例如，当在室温下使用可拉伸导线1时，液相导电结构10可以在室温下保持液相状态。

液相导电结构10可以包含具有导电性的液相金属。液相金属包含含有镓(Ga)和铟(In)的合金，该合金在室温下保持液相，但不局限于此。与此不同的是，在另一实施例中，液相导电结构10可以包含液相聚合物材料，该液相聚合物材料在使用可拉伸导线1的温度下保持液相。

液相导电结构10可以形成为直线图案。与此不同的是，在另一实施例中，液相导电结构10可以形成为各种图案，例如锯齿图案、曲线图案、网格图案，以及类似图案。

绝缘层30和绝缘层40可以围绕液相导电结构10。相应地，绝缘层30和绝缘层40可以保护液相导电层结构10免受外部环境。

绝缘层30和绝缘层40可以包含可拉伸的弹性体。弹性体可以包含聚二甲硅氧烷(PDMS)或聚氨酯。相应地，绝缘层30和绝缘层40可以通过外力在至少一个方向上被拉伸。

在本发明构思的实施例中，绝缘层30和绝缘层40可以包含第一绝缘层30和第二绝缘层40。第一绝缘层30和第二绝缘层40可以形成为薄的。相应地，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以被外力轻易地拉伸。

第一绝缘层30可以设置在液相导电结构10的顶部部分上。例如，第一绝缘层30可以设置为覆盖液相导电结构10的顶部部分。

第二绝缘层40可以设置在液相导电结构10的下部部分上。相应地，液相导电结构10可以设置在第一绝缘层30和第二绝缘层40之间。换言之，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以形成用于围绕液相导电结构10的夹层结构，以使液相导电结构10与外部环境隔离。

第一绝缘层30和第二绝缘层40可以由相同的材料形成。相应地，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以具有相同的弹性模量。换言之，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以通过外力彼此对应地拉伸。与此不同的是，在另一实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以由不同的材料形成。

第一绝缘层30和第二绝缘层40可以具有彼此对应的形状。在本发明构思的实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以具有四边形的截面。与此不同的是，在另一实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40的截面可以具有各种形状，例如半圆形、三角形，以及类似形状。

第一绝缘层30和第二绝缘层40可以在至少一个方向上拉伸和收缩。例如，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以在可拉伸导线1的纵向方向上拉伸。

可拉伸导线1还可以包含在第一绝缘层30和第二绝缘层40之间和/或在液相导电结构10和第二绝缘层40之间的接合层(未示出)。接合层可以增强第一绝缘层30和第二绝缘层40之间的接合强度和/或液相导电结构10和第二绝缘层40之间的接合强度。

图3至13是按顺序图示根据本发明构思的实施例的可拉伸导线的制造工艺的附图。

参考图3，可以在基板50上形成牺牲层55。例如，可以通过执行化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积，将牺牲层55形成在基板50上。

基板50可以具有平坦的顶部部分，牺牲层形成在该顶部部分上。与此不同的是，在另一实施例中，基板可以具有曲面的顶部部分。基板50可以是硅基板、玻璃基板、绝缘基板和聚合物基板中的任意一个。由于基板50在后续的工艺中被移除，因此材料并不受局限。

牺牲层55可以是硅氧化物(例如SiO₂)层、硅氮化物(例如Si₃N₄)层、铝氧化物(例如Al₂O₃)层、或者有机物层。当基板50是硅基板时，硅基板的顶部部分自然地氧化形成牺牲层55。

参考图4，可以在基板50上形成光致抗蚀剂层60。例如，可以通过旋转涂布法将光致抗蚀剂施加到形成在基板50上的牺牲层55之上，以形成光致抗蚀剂层60。

在下文中，“形成在基板上”可以意味着包含设置并接触基板50的顶部部分，以及形成在牺牲层55上以与基板50分离地设置两种情况。

参考图5，可以将光掩模70设置在光致抗蚀剂层60上。光掩模70可以包含至少一个狭缝71。在本发明构思的实施例中，光掩模可以包含两个狭缝71。通过光掩模70的狭缝71，光致抗蚀剂层60可以暴露于光L。

光致抗蚀剂层可以是聚合物材料，当暴露于光L时，所述聚合物材料对药品的耐受性变化。光致抗蚀剂可以包含当暴露于光L时不可溶于药品的负性类型以及可溶于药品的正性类型。

在本发明构思的实施例中，光致抗蚀剂可以是负性类型。因此，暴露于光L的光致抗蚀剂层60(在下文中被称为暴露区域)可以保留，而未暴露于光L的光致抗蚀剂层60(在下文中被称为未暴露区域)可以被移除。相应地，在光致抗蚀剂层60中，可以通过光掩模70的狭缝71在未暴露于光L的区域中形成图案狭缝65(见图6)。

入射到光致抗蚀剂层60的光L可以被折射而聚集在光致抗蚀剂层60上。相应地，入射到暴露区域和未暴露区域之间的光L被折射以与基板50形成锐角，并且稍后将描述的图案狭缝65(见图7)可以包含与基板50形成锐角θ₁和锐角θ₂的侧壁65a和侧壁65b(见图7)。

图6是图示在图5的光刻工艺中形成的光致抗蚀剂图案的平面图。图7是沿图6的线I-I’剖取的截面图。

参考图6和图7，可以移除光致抗蚀剂层60的一部分。相应地，光致抗蚀剂图案60’可以包含至少一个图案狭缝65，以暴露基板50上的牺牲层55的一部分。

在本发明构思的实施例中，可以通过光刻工艺在光致抗蚀剂图案60’中形成图案狭缝65。图案狭缝65可以暴露基板50上牺牲层55的一部分。

光致抗蚀剂图案60’中的图案狭缝65可以包含面向彼此的侧壁65a和侧壁65b。侧壁65a和侧壁65b可以与基板50成锐角θ₁和锐角θ₂。换言之，侧壁65a和侧壁65b可以具有相反的斜面结构。相反的斜面结构可以意味着随着侧壁65a和侧壁65b离开基板50，它们之间的分离距离持续地减小。相应地，在将液相导电材料施加到光致抗蚀剂图案60’和被图案狭缝65暴露的部分的后续的工艺中，可以不在侧壁65a和侧壁65b上施加液相材料。

在本发明构思的实施例中，图案狭缝65可以形成为直线图案。与此不同的是，在另一实施例中，可以通过光掩模70(见图5)的狭缝71(见图5)，使图案狭缝65形成为各种图案，例如锯齿图案、曲线图案、网格图案，以及类似图案。

参考图8，在光致抗蚀剂图案60’中形成图案狭缝65之后，可以将液相导电材料施加到光致抗蚀剂图案60’以及被图案狭缝65暴露的部分。

在本发明构思的实施例中，可以通过辊子将液相导电材料施加到光致抗蚀剂层60’和被图案狭缝65暴露的牺牲层55上。相应地，可以在光致抗蚀剂图案60’上形成液相导电材料层20。此外，可以在图案狭缝65中形成液相导电结构10。例如，可以在被图案狭缝65暴露的牺牲层55上形成液相导电结构10。

液相导电结构10可以具有与侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D相对应的宽度。换言之，液相导电结构10可以具有宽度，所述宽度在侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D的误差范围之内。相应地，可拉伸导线1(见图1)可以通过光蚀刻工艺调整侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D，以实现液相导电结构10的精细宽度W。此处，所述误差范围与液相导电材料的粘度相关。相应地，当液相导电材料的粘度高时，液相导电结构10的宽度W可能细微地小于侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D。然而，当液相导电材料的粘度低时，液相导电结构10的宽度W可能细微地大于侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D。

图9是图示了在形成液相导电结构后，移除光致抗蚀剂图案和液相导电材料层的平面图。图10是沿图9的线I-I’剖取的截面图。

参考图9和图10，可以从基板50移除光致抗蚀剂图案60’(见图8)上的液相导电材料层20(见图8)和光致抗蚀剂图案60’。例如，将其上堆叠有光致抗蚀剂图案60’和液相导电材料层20的基板50浸入光致抗蚀剂剥离溶液一定时间，可以将光致抗蚀剂图案60’和液相导电材料层20从基板50移除。当牺牲层55是有机层时，可以执行附加的工艺，以使牺牲层55不与光致抗蚀剂图案60’一起被移除。

液相导电结构10可以具有与图案狭缝65(见图7)的平面形状相对应的图案。相应地，液相导电结构10可以沿图案狭缝65延伸。例如，当图案狭缝65具有锯齿图案时，液相导电结构10可以具有锯齿图案。当通过光蚀刻工艺在复杂且精细的图案中形成图案狭缝65时，液相导电结构10可以实现为复杂且精细的图案。

参考图11，可以在液相导电结构10和基板50上形成第一绝缘层30。例如，可以在移除光致抗蚀剂图案60’(见图8)和液相导电材料层20(见图8)之后，通过在基板50和液相导电结构10上施加绝缘材料来形成第一绝缘层30。如上面描述的，第一绝缘层30可以包含PDMS或聚氨酯的弹性体。

参考图12，可以通过外力使第一绝缘层30和液相导电结构10从基板50的牺牲层55分离。相应地，液相导电结构10的下部部分可能不被保护免受外部环境，而造成危险，例如短路。

再次参考图1和图2，可以在从基板50分离的第一绝缘层20的下部部分和液相导电结构10的下部部分上形成可拉伸的第二绝缘层40。换言之，第一绝缘层30和第二绝缘层40可以形成围绕液相导电结构10的夹层结构。相应地，可以保护液相导电结构10免受外部环境。如上面描述的，第二绝缘层40可以包含PDMS或聚氨酯的弹性体。相应地，可以在电连接多个电子设备E1和E2的同时制造可拉伸导线1。

图13是图示根据本发明构思的实施例的可拉伸集成电路的平面图。图4是沿图13的线II-II’剖取的截面图。为了解释的简洁，将省略与关于图1中描述的例子中的诸部件实质上相同的部件的描述。

参考图13和图14，根据本发明构思的实施例的可拉伸集成电路2可以包含电子设备E1和电子设备E2、液相导电结构10以及绝缘层30和绝缘层40。可拉伸集成电路2可以在至少一个方向上拉伸。相应地，可拉伸集成电路2可以自由的弯曲。与此不同的是，其他可拉伸集成电路可能在全部方向上拉伸或收缩。

可以彼此分离地设置多个电子设备E1和电子设备E2中的至少两个。

电子设备E1和电子设备E2可以分别包含至少一个电极G1和电极G2。在本发明构思的实施例中，电子设备E1和电子设备E2中的每一个可以包含三个电极G1和三个电极G2。电子设备E1和电子设备E2可以通过电极G1和电极G2接收电源或传输或接收数据信号。例如，电极G1和G2可以是源极电极和/或漏极电极。电子设备可以设置在绝缘层30和绝缘层40中。

液相导电结构10可以电连接彼此分离地设置的至少两个电子设备。例如，可以将液相导电结构10连接到电子设备E1和电子设备E2的电极G1和电极G2，以电连接分离的电子设备E1和电子设备E2。液相导电结构10可以具有直线形状，和具有各种形状，例如锯齿形状和曲线形状，但不局限于此。

液相导电结构10的一端可以覆盖第一电子设备E1的一部分。相应地，液相导电结构10可以电连接到第一电子设备E1的电极G1。此外，液相导电结构10的另一端可以覆盖第二电子设备E2的一部分。相应地，液相导电结构10可以电连接到第二电子设备E2的电极G2。

液相导电结构10可以包含具有导电性的液相金属。液相导电结构10可以设置在绝缘层30和绝缘层40中。

绝缘层30和绝缘层40可以围绕电子设备E1和电子设备E2，以及液相导电结构10。相应地，绝缘层30和绝缘层40可以保护电子设备E1和电子设备E2以及液相导电结构10免受外部环境。绝缘层30和绝缘层40可以包含可拉伸的弹性体。

图15至22是按顺序图示根据本发明构思的实施例的可拉伸集成电路的制造工艺的附图。为了解释的简洁，将省略与关于图3至12中描述的例子中的诸部件实质上相同的部件的描述。

参考图15，可以在基板50上分离地设置至少两个电子设备E1和电子设备E2。例如，可以在牺牲层55上分离地设置电子设备E1和电子设备E2。

本发明构思的实施例中的可拉伸集成电路2可以包含设置在基板50的第一区域A中的第一电子设备E1，以及设置在基板50的第二区域B中、并且与第一电子设备E1分离的第二电子设备E2。此处，基板50可以包含其中设置有第一电子设备E1的第一区域A，以及其中设置有第二电子设备E2的第二区域B。此外，基板50可以包含在第一电子设备E1和第二电子设备E2之间的区域C。

参考图16，可以在基板50上施加光致抗蚀剂，其中所述基板上设置有彼此分离的至少两个电子设备E1和E2。相应地，可以在基板50以及电子设备E1和电子设备E2上设置光致抗蚀剂层60。

参考图17和图18，可以移除光致抗蚀剂层60的一部分。相应地，在本发明构思的实施例中，光致抗蚀剂图案60’可以包含至少一个图案狭缝65，以暴露基板50上的牺牲层55的一部分以及电子设备E1和电子设备E2的一部分。与此不同的是，在本发明构思的另一实施例中，光致抗蚀剂图案60’可以包含至少一个图案狭缝65，以暴露基板50的一部分以及电子设备E1和电子设备E2的一部分。

在本发明构思的实施例中，可以通过光蚀刻工艺，在光致抗蚀剂图案60’中形成图案狭缝65。图案狭缝65可以包含面向彼此的侧壁65a和侧壁65b。侧壁65a和侧壁65b可以与基板50形成锐角θ₁和锐角θ₂。换言之，侧壁65a和侧壁65b可以具有相反的斜面结构。

侧壁65a和侧壁65b之间的最短分离距离D1可以形成为大于比彼此分离的电子设备E1和电子设备E2之间的分离距离D2。相应地，图案狭缝65可以外部地暴露与基板50的第三区域C相对应的牺牲层55、第一电子设备E1的一部分，以及第二电子设备E2的一部分。

参考图19，在光致抗蚀剂图案60’中形成图案狭缝65之后，可以将液相导电材料施加到光致抗蚀剂图案60’上和被图案狭缝65暴露的一部分上。相应地，可以在光致抗蚀剂图案60’上形成液相导电材料层20。此外，可以在图案狭缝65中形成液相导电结构10。例如，液相导电结构10可以形成在被图案狭缝65暴露的牺牲层55、第一电子设备E1的一部分，以及第二电子设备E2的一部分上。此处，被图案狭缝65暴露的牺牲层55可以意味着与基板50的第三区域C相对应的牺牲层55的一部分。

相应地，液相导电结构10可以形成为使得其一端覆盖第一电子设备E1的顶部部分的一部分，而其另一端覆盖第二电子设备E2的顶部部分的一部分。彼此分离的电子设备E1和电子设备E2可以分别电连接至液相导电结构10的两端。

液相导电结构10可以具有与图案狭缝65的平面形状相对应的图案。相应地，液相导电结构10可以沿图案狭缝65延伸。例如，当图案狭缝65具有锯齿图案时，液相导电结构10可以具有锯齿图案。液相导电材料可以包含含有镓(Ga)和铟(In)的合金的液相金属。

参考图20，可以从基板50移除液相导电材料层20(见图19)和光致抗蚀剂图案60’(见图19)。

参考图21，可以在电子设备E1和电子设备E2，以及液相导电结构10上形成第一绝缘层30。可以在基板50或牺牲层55上形成第一绝缘层30。第一绝缘层30可以包含PDMS或聚氨酯的弹性体。

参考图22，可以通过外力从基板50的牺牲层55分离第一绝缘层30、液相导电结构10，以及电子设备E1和电子设备E2。

再次参考图13和图14，可以在从基板50分离的电子设备E1和电子设备E2的下部部分、第一绝缘层30，以及液相导电结构10上形成可拉伸的第二绝缘层40。相应地，可以完成可拉伸集成电路2。第二绝缘层40可以包含PDMS或聚氨酯的弹性体。相应地，电子设备E1和电子设备E2中的每一个可以被电连接以制造可拉伸集成电路。

根据可拉伸导线和可拉伸集成电路的制造方法，可以形成具有精细宽度的液相导电结构，以获得具有复杂且精细图案的导线。此外，通过使用具有复杂且精细图案的导线来连接多个电子设备，可以实现集成化。

本公开的效果不局限于上面提及的效果，且本领域技术人员可以通过权利要求清楚地理解上面未提及的其他效果。

尽管已经描述了本发明的示范性实施例，但应理解的是，本发明不应局限于这些示范性实施例，而本领域普通技术的人员可以在如本文所要求保护的本发明的精神和范围内进行各种改变和修饰。

相关申请的交叉引用

此美国非临时专利申请要求提交于2015年8月21日，专利申请号为10-2015-0118196的韩国专利申请、以及提交于2016年1月22日，专利申请号为10-2016-0008220的韩国专利申请在U.S.C.§119下的优先权，其全部内容通过引用合并于本文。