TWI336491B - A stretchable form of single crystal silicon for high performance electronics on rubber substrates - Google Patents

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Dahl-Young Khang
Yugang Sun
Etienne Menard
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1336491 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用在橡膠基板±高效&電子組件之可延伸 形式之單晶矽。 【先前技術】 自1994年一印製的全聚合物電晶體之第一次演示以來， 人們對在塑膠基板上包含可撓性積體電子裝置之一潛在的 新類別電子系統產生了巨大的興趣。[一“，F， Hajlaoui’ R·，Yassar，（及㈣抓讀，p，8士_，第 265 卷’第1684-1686頁]近來，大量研究已針對發展新的用於 可撓性塑性電子裝置之導體、介電質及半導體元件之溶液 可處理材料。然而’可撓性電子裝置領域中之進步不僅由 新的溶液可處理材料的發展來驅動，而且由新裝置組件幾 何形態、高效裝置及裝置組件處理方法及可應用於塑膠基 板之向解析度圖案化技術所驅動。預期此等材料、裝置組 態及製造方法將在迅速出現之新型可撓性積體電子裝置、 系統及電路中起到關鍵作用。 對可撓性電子裝置領域之興趣是由此技術提供之若干重 要優勢而引起。首先’塑膠基板材料之機械耐用性提供不 易損壞及/或不易受到由機械應力引起之電子效能降級的 電子裝置。其次，此等基板材料之固有的可撓性允 整合為許多形狀’從而提供不可能藉由脆性的習知的基於 矽之電子裝置來提供的大量有用裝置組態。最後，溶液可 處理組件材料與塑膠基板之組合使得藉由能在大基板面積
Ul5ll.doc 、低成本產生電子裝置之連續、高速、印製技術的製造 成為可能。
&然而，呈現良好電子效能之可撓性電子裝置之設計及製 &存在右干顯著挑戰。首先，用於製造習知的基於矽之電 子裝置的已良好發展的方法與大部分塑膠材料不相容。舉 J而。，諸如單晶矽或鍺半導體之傳統的高品質無機半導 件通；藉由在某些溫度（>攝氏丨〇〇〇度）下生長薄膜來 ，理’該等溫度顯著超過大部分塑膠基板的炫融或分解溫 、、’另卜大。卩力無機半導體在允許基於溶液之處理及傳 =之適宜溶劑中本質料可溶。其:欠，料許多非晶系 有機或混s有機-無機半導體可相容地併入塑膠基板 I，且可在相對較低溫度下處理，但是此等材料不具有能 提供具有良好電子效能之積體電子裝置之電子性f。舉例 而言’具有由此等材料製造之半導體元件的薄膜電晶體顯 不出比互補的基於單晶石夕之農置低大約三個數量級之場效 應遷移率。作為此等侷限性之結果，可撓性電子裝置目前 限於無需高效能的特定應用’諸如用於具有非發射性像素 之主動矩陣平板顯示器之開關元件中及發光二極體中。 在擴展塑膠基板上的積體電子裝置之電子效能能力方面 已獲得進步以將其適用性擴展至一更廣彡範圍之電子應 用。舉例而言，已出現若干新型薄膜電晶體（tft)設計广 其與塑膠基板材料上之處理相容且顯示出顯著高於具有非 晶系石夕、有機或混合有機無機半導體元件之薄膜電晶體 之裝置效能特性。一類更高效能之可撓性電子裝置係基於 111511.doc 1336491 藉由對非晶系矽薄膜之脈衝雷射退火而製造之多晶石夕薄膜 半導體元件。雖然此類可撓性電子裝置提供增強之裝置電 . 子效能特性，但是對脈衝雷射退火之使用限制了此等裝置 . 製造的容易性及靈活性，進而顯著增加了成本。另一有希 望之新型更高效能之可撓性電子裝置是使用諸如奈米線、 奈米帶、奈求微粒及奈米碳管之溶液可處理奈米級材料作 為若干宏觀電子及微電子裝置中之主動功能性組件之裝 置。 ’ 離散單結晶奈米線或奈米帶之使用已被評估為於塑膠基 板上提供顯示增強裝置效能特性之可印刷電子裝置的一可 能之手段。DUan等人描述具有複數個作為半導體通道之可 選擇性定向之單結晶矽奈米線或Cds奈米帶的薄膜電晶體 設計[Duan，X,，驗，C, Sahl，V·，Chen，J·，Parce，j， Empedocles，s·及 G〇ldman，j，，第 425卷，第⑺· 278頁卜該等作者報告__據稱可與塑膠基板上之溶液處理 # j容之製造過程，其中具有少於或等於⑽奈米之厚度的 單結晶矽奈米線或CdS奈米帶被分散於溶液中，且使用流 量定向對準方法將其組裝於一基板之表面上以產生薄膜= 晶體之半導體元件。由該等作者提供之一光學顯微圖暗示 所揭示之製造過程製備了呈大體上平行取向且間隔約500 奈米至約1000奈米的多個奈米線或奈米帶之單層。儘管該 等作者報告了個別奈米線或奈米帶之相對高的本❹ 遷移率（=119 cm2 V-| ，_ 、 心 }但疋總的裝置場效應遷移率近 來已被判定為比由Duan等人報告之本質場效應遷移率值小 111511.doc 1336491 "大約兩個數量級”。[Mitzi，D,B，K()sbam C.E., Copel, M. Afzali, A., Nature, ^ 4281，^ 299-303 頁]。此裝置場效應遷移率比習知單結晶無機薄膜電晶體 :之裝置場效應遷移率低若干數量級，且可能係歸因於使用 Duan等人揭示之方法及裝置組態進行對準、緊密封裝及電 接觸離散奈米線或奈米帶中的實際挑戰。 亦已探索了將奈米晶體溶液用作多晶系無機半導體薄膜 # <先驅體’以將其作為在塑膠基板上提供呈現更高裳置效 能特性之可印刷電子裝置之手段。Ridley等人揭示—溶液 處理製造方法，其中具有約2奈米尺寸之砸化锡奈米晶體 溶液在塑膠相容溫度下被處理以提供場效應電晶體之半導 體元件。[Ridley，B.A.，Nivi，B 及 Jac〇bs〇n，jm，
Science，第286卷，746-749 (1999)]該等作者報告一方 法，其中在硒化鎘奈米晶體溶液中的低溫晶粒生長提供包 3數百奈米晶體之單晶區域。雖然Ridley等人報告了相對 • 於具有有機半導體元件之比較裝置的改良之電子性質，但 是藉由此等技術達成的裝置遷移率pi cm2 V-I S·、比習知 單結晶無機薄膜電晶體之裝置場效應遷移率低若干數量 級。藉由Ridley等人之裝置組態及製造方法所達成之場效 應遷移率的限制可能是由在個別奈米微粒之間建立之電接 觸產生的。詳言之，對用以穩定奈米晶體溶液及防止凝聚 之有機端基的使用可阻止在鄰近奈米微粒之間建立p好電 接觸，此種良好電接觸對於提供高裝置場效應遷移率係必 要的。 11151 l.doc 1336491 儘管—等人及，等人提供用於在塑膠基板上製造 薄膜電晶體之方法，所描述之裝置組態係包含諸如電^ +導體及/或介電質的機械剛性裝置組件之電晶體。選用 具有良好機械性質之塑夥基板可提供能在延伸或扭曲定向 :工作的電子襄置，’然而，預期此種形變會在個別剛性電 曰曰體裝置組件上產生機械應力。此機械應力可導致對個別
件之相傷’例如’裂紋’且亦可降級或中斷裝置組件之 間的電接觸。 此外，由Duan等人、Ridley等人及其他人發展之基於塑 膠基板之電子系統是否提供對於許多重要裝置應用（包括 可撓性感測器陣列、電子紙’及可佩帶電子裝置)為必要 的機械延伸性並不明朗。雖然此等團隊展示了有能力承受 由撓曲引起之變形的電子裝置，但是此等基於塑膠基板： 系統不可能進行可觀的延伸而無損傷、機械失效或裝置效 能之顯著降級。因A ’此等系統不可能承受由膨脹或壓縮 引起之變形，或承受等形覆蓋高度起伏之表面（諸如具有 大曲率半徑的彎曲表面）所要求之變形。 如上述，預期可撓性電子裝置領域中之進步會在若干重 要新技術及已有技術中起到關鍵作用。然而，可撓性電子 裝置技術之此等應用之成功極大地取決於新材料、裝置組 態及用於製造在撓曲、變形及彎曲構形中展示良好電子、 機械及光學性質的積體電子電路及裝置之商業上可行的製 造途徑之持續發展。特定言之，需要在延伸或收縮構形中 展示有用之電子及機械性質的高效能、可機械延伸的材料 III5H.doc 10- 1336491 及裝置組態。 · ^ 【發明内容】 裝置組件 結構、裝 本發明之 本發明提供可延伸半導體及可延伸電子裝^ 及電路。如本文所使用，術語”可延伸”指材料 置及裝置組件能承受應變而無破裂或機械失效 可延伸半導體及電子裝置係可延伸的，且因此能:二二= 種程度上延伸及/或壓縮而無損壞、機械失效或裝置效能 之顯著降級。較佳用於某些應用的本發明之可延^半導= 及電子電路為可撓性的（除了為可延伸的之外），且因此能 顯著伸長、撓曲，彎曲或進行沿一或多個軸之其他變形:b 本發明之有用的可延伸半導體及電子裝置能伸長、塵 縮、扭曲及/或膨脹而無機械失效。另外，本發明之可延 伸半導體及電子電路即使當承受顯著應變（諸如大於或等 於約0.5%，較佳1%且最好為2%的應變）時亦展示良好電子 效能。可撓性的可延伸丰遙舻 “ 甲牛導體及電子裝置、裝置組件及電 路备處於撓曲、彎曲及/或變 I化狀L時亦顯示良好的電子 效能。因為本發明之可 置、裝置組件及電路在搂導體…可延伸電子裝 ^ ^ 在撓曲、延伸、壓縮或變形的裝置定 向中可提供有用之電子性 ^ r m ^ m 貝及機械耐用性，所以其適合廣 泛範圍的裝置應用及裝置组態。 層 本發明之可延伸及/或可 刷的，且（視情況 +導體亦可（視情況）為可印 作地與其他結構、材：5+導體7"件，其具有-可操 層、電極及其他半體二或裝置組件(諸如介電材料及 導體材料及層）連接之半導體結構。本 11151I.doc 1336491 發明包括具有可延伸及/或可撓性半導體之廣泛範圍之可 延伸及/或可撓性電子及/或光電子裝置，包括(但不限於) 電晶體、二極體、發光二極體（LED)、有機發光二極體 (OLED) '雷射器 '微機電裝置及奈米機電裝置、微流體 ‘ &置及奈米流體裝置、記憶體裝置’及系統層級積體電子 電路（諸如互補邏輯電路）。 在-個態樣中，本發明提供當處於撓曲、膨脹、壓縮、 • 彎曲及’或變形狀態中時可提供有用之功能性質之可延伸 半導體元件。如本文所使用，表述"半導體元件"及"半導 體結構"在本文中等同地使用且泛指任何半導體材料、組 合物或結構’且特別包括高品質單晶及多晶半導體、經由 高溫處理製造之半導體材料、摻雜半導體材料、有機及無 機半導體及具有-或多種額外半導體組份及/或非半導體 組份（諸如，介電層或材料及/或導電層或材料）的複合半導 體材料及結構。 • 本發明之可延伸半導體元件包含-具有-支撐表面之可 撓性基板及一具有一曲線内表面（例如，由該半導體結構 之一彎曲構形提供的一曲線内表面）之半導體結構。在°此 實施例t，該半導體結構之至少一部分曲線内表面與該可 撓性基板之支撐表面結合。具有本發明中有用之曲線内表 面之例示性半導體結構包含彎曲結構。在本文中”弯曲 結構"指一具有由施加力而導致之曲線構形之結構。本發 明中之彎曲結構可具有一或多個折疊區域、凸起區域及/ 或凹入區域。舉例而言，本發明中有用之彎曲結構可以一 ill511.doc 一勉棱構形及/或一波狀（意即波 捲曲構形、一皺褶構形 形）組態來提供。 '、。構(諸如具有曲線内表面之可延伸彎曲半導體結 電子電路）可與諸如聚合物及/或彈性基板之可繞性基 其中該彎曲結構承受應變的構形來結合。在某些實 :例中’該f曲結構（諸如―彎曲帶狀結構）承受等於或小 ;約3〇%之應變，在較佳用於某些應用之實施例中承受等 ;或j於、”勺10%的應變，及’或在較佳用於某些應用之實施 :中承受等於或小於約1%之應變。在某些實施例中，該 ^ 構（諸如，聲曲帶狀結構）承受選自約丨％至約30%之 範圍之應變。 2有用之實施例中’具有一曲線内表面之半導體結構 包含-至少部分地與該支撐可撓性基板結合的可轉移半導 體元件。在本文中’"可轉移半導體元件"係一能例如經由 沈積技術、印刷技術、圖案化技術及/或其他材料轉移方 法自一供體表面轉移至-受體表面之半導體結構。本方法 中有用之可轉移半導體元件、複合物及裝置包括（但不限 於）可印刷半導體元件。 適用之可撓性基板包括（但不限於）聚合物基板、塑膠基 板及’或彈性基板。舉例…在-實施例中，本發二 含一經轉移且結合至一預應變之彈性基板之可轉移、且 (視If況)可印刷之半導體元件。本發明之此態樣.中的有用 之轉移方法包括印刷技術，如接觸印刷或溶液印刷。彈性 基板之隨後鬆弛在該可轉移且（視情況）可印刷之半導體元 111511.doc 13 1336491 件上產生一應變，從而導致（例如經由該半導體元件之彎 曲及/或翹曲）該曲線内表面之形成。 在某些實施例中，製造（例如如上述）具有曲線内表面之 半導體元件，且隨後將其自用於產生其曲線表面之彈性基 板轉移至一不同可撓性基板且將其與該不同可撓性基板結 合。本發明之此態樣之有用實施例包括一可轉移且（視情 况）了印刷之半導體結構，其包含具有曲線内表面之彎曲 φ 半導體帶、，線、條、碟片、小板、方塊、柱或圓柱，該内 表面具有一皺褶、翹棱及/或波形組態。然而，本發明包 括可延伸半導體，其中該半導體元件未經由印刷構件而提 供至該可撓性基板及/或其中該半導體元件係不可印刷 的。 本發明包括可延伸半導體，該等可延伸半導體包含具有 由單一可撓性基板支撐之曲線内表面之單一半導體元件。 或者，本發明之可延伸半導體包含複數個可延伸半導體元 • 件’該等可延伸半導體元件具有由單一可撓性基板支撐之 曲線内表面。本發明之實施例包括可延伸半導體元件之陣 列或圖案，該等可延伸半導體元件具有由單一可撓性基板 支撐的曲線内表面。可選擇地，該陣列或圖案中之可延伸 半導體元件具有良好界定的、預選擇之實體尺寸、位置及 相對空間取向。 本發明亦包括可延伸電子裝置、裝置組件及/或電路， 其包含一或多個可延伸半導體結構，及額外積體裝置組 件’諸如電觸點、電極、導電層、介電層，及/或額外半 111511.doc -14- 導體層（例如，摻雜層，p_N接面等等）。在此實施例中， 可延伸半導體結構及額外積體裝置組件係可操作地柄合， 、便提供選擇之裝置功能性，且可彼此電接觸或絕緣。在 某些有用之實施例中’額外積體裝置組件(及該(等)可延伸 帛導體)之至少-部分或所有部分具有曲線内表面，該等 ，料内表面係由可撓性基板之支撐表面來支撑，且提供於 -’弯曲結構中，例如一具有捲曲、波形、翹棱及/或皺褶 • ㈣之彎曲結構。額外積體裝置組件及可延伸半導體之曲 線内表面可具有大體上相同或不同的輪廊形狀。本發明包 括實施例，其中可延伸裝置組件係經由展示本質可延伸性 之金屬互連件或亦具有波形、皺褶、彎曲及/或翹棱構形 之金屬互連件來互連。 額外積體裝置組件之曲線内表面組態係藉由諸如捲曲、 波形、翹棱及/或皺褶組態之電子裝置的一總體上彎曲结 構提供於某些實施例中。在此等實施例中，彎曲結構使: • $裝置即使當承受顯著應變時也能展示良好電子效能，諸 如當處於延伸、壓縮及/或彎曲組態時保持與一半導體元 件之導電性或絕緣性。可延伸電子電路可使用與如此處描 述之彼等用以製造可延伸半導體元件之技術類似的技術來 製造。舉例而言，在一實施例中，包括一可延伸半導體元 件之可延伸裝置組件係獨立製造且然後互連。或者，一包 含半導體之裝置可以一平坦組態來製造，且隨後處理所得 平坦裝置以提供-總體上f曲的裝置結構，其具有某些或 所有裝置組件之曲線内表面。 111511.doc 15 1336491 ⑽本發明包括可延伸電子裝置，該等電子裝置包含具有由 單可撓性基板支撐之曲線内表面之單一電子裝置。戈 者’本發明包括可延伸電子裝置陣列，該等陣列包含複數 個可延伸電子裝置或裝置組件，每一者具有由單—可撓性 基板支樓之曲線内表面。可選擇地，本發明之裝置陣列中 之可延伸電子裴置具有良好界定的、預選擇之實體尺寸、 位置及相對空間取向。 、
在本發明之某些實施例中，半導體結構或電子裝置之曲 線内表面係由一彎^曲έ士 , 。構來槌供。本發明之半導體及/或 、之彎曲結構及曲線内表面可具有提供可延伸性及 /或可撓性的任何輪廓形狀，包括(但不限於)以至少一個凸 起區域、至少一凹入區域或至少一個凸起區域與至少一個 二區域之'组合為特徵之輪廓形狀。本發明中有用之輪 ==括在-個或兩個空間維度上變化之輪廓形狀。使
' -内表面(其具有在多個空間維度上展示週期 =期憂化之輪廓形狀)之彎曲結構有助於提供 括 ::方向之多個方向上延伸、I缩、挽曲或進行其： 之可延伸半導體及/或電子裝置。 變形 有用之實施例包括由-曲半導體結構及 供的曲線内表面，該等彎曲 裝置美 有包含複數個凸起及凹八區域之構；：或電子裝置具 供之凸起與凹入區域之交替=構1:形組態提 乂晋園案。在一實施例中，可证他 及/或可撓性半導體元件或電子 情況胸截面組件且有以…㈣内表面，或(視 千/、有以大體上週期波形或者大體上 I11511.doc 丄 週期波形為特徵之輪廓形狀。在本文中，週期波形可包含 任何兩維或二維維度波形，包括（但不限於）—或多個正弦 方波Aries函數、高斯（Gaussian)波形、洛仁子 (L〇rentZian)波形，或此等波形之組合。在另-實施例中’ 半導體或電子裝置之曲線内表面，或（視情況）整個截面組 件具有由複數個具有較大振幅及寬度之非週期翹棱組成的 輪廓形狀。、在另一實施例中，半導體或電子裝置之曲線内 或（視It況）整個截面組件具有由週期波形及複數個 非週期翹棱組成的輪廓形狀。 在實施例中，本發明之可延伸半導體元件或電子裝置 包含:彎曲結構，諸如一具有沿其長度及（視情況）寬度之 至少-部分擴展的一週期或非週期波形構形之彎曲帶狀結 構。舉例而言’本發明包括彎曲結構，該等彎曲結構包括 有週/月在力1微米與丨〇〇微米之間且振幅在約奈米與 約5微米之間的正弦波構形之彎曲帶狀結構。彎曲結構可 以其他週期波形構形提供，諸如沿此等結構之至少一部分 長度及/或寬度擴展之方波及/或高斯波形。包含f曲帶狀 :構之可延伸及可撓性半導體元件及可延伸電子裝置可沿 著…該半導體帶之長度擴展的轴（諸如沿該曲線内表面之 第波形方向擴展之轴）膨脹、壓縮、彎曲及/或變形，且 (視it况)可或多個其他軸(諸如沿該等彎曲結構及曲線 内表面之其他波形方而彼H Α /万向擴展之軸）膨脹、壓縮、彎曲及/或 變形。 在某些實施例中，太欲 本發明之此態樣之半導體結構及電子 111511.doc •17· 1336491 裝置的構开> 當受到機械應力或被施加力時會改變。舉例而 言’具有波形或翹棱構形之彎曲半導體結構及電子裝置之 週期及/或振幅可回應於所施加機械應力及/或力而改變。 在某些實施例中，此改變構形之能力提供了可延伸半導體 結構及電子電路膨脹、壓縮、撓曲、變形及/或彎曲而無 顯著機械損傷、破裂或實質性的電子性質及/或電子裝置 效能之降低的能力。 該半導體結構及/或可延伸電子裝置之曲線内表面可連 續地結合至該支撐表面（意即在沿該曲線内表面之大體上 所有點（例如約90%)處結合）。或者，該半導體結構及/或可 延伸電子裝置之曲線内表面可間斷地與該支撐表面結合， 其中該曲線内表面在沿該曲線内表面的所選點處與該支撐 表面結合。本發明包括實施例，其中該半導體結構或電子 裝置之曲線内表面與該可撓性基板在離散點處結合且在 該内表面與該可撓性基板之間的離散的結合點之間該内表 面具有一曲線構形。本發明包括具有一内表面之彎曲半導 體結構及電子裝置，該内表面與該可撓性基板在離散點處 結合，其中該等離散的結合點藉由未與該可撓性基板直接 結合之輕棱區域而彼此隔離。 在本發明之某些可撓性半導體及/或可撓性電子裝置 中，僅半導體結構或電子裝置之内表面以一曲線構形提 供。或者，本發明包括以一彎曲構形提供之可延伸半導體 及可延伸電子裝置，其中該彎曲半導體結構或電子裝置之 整個截面組件以一曲線構形提供，諸如波形、皺褶、翹棱 111511.doc -18· 丄 或捲曲構形。在此等實施 . 導體結構或電^ ^ 5 , ㈣展穿過該半 言，本發明之 部分的整個厚度。舉例而 尽發明之可延伸半導體包括 叩 /或捲曲W 。括-有波形、皺褶、翹棱及 或常福本發明亦包括組合物 子裝置，其中整個半導體結構或電子 體結構或雷；+導 波形： 部分以一曲線構形提供，諸如 /皮屯、皺褶或彎曲構形。
=二實轭例中’該波形、翹棱及/或可延伸構 了一種調節本發明之细人铷 ^ tl 的途柄。無 料及裝置之性質的適用性 立八t I例而έ，半導體之遷移率及其觸點之性質至少 ::分地取決於應變。本發明中空間變化的應變有助於以有 IJ的方式調節材料及裝置性f。如另—實例，在波導 空間變化之應變引起空間變化之折射率性質（經由彈光效 應）’其亦可有利地用於不同類型光柵耦合器。
可延伸半導體結構及/或電子裝置之内表面與可挽性基 板的外表面之間的結合可使用任何可提供機械上有用之系 統的組合物、結構或結合機制來提供，該機械上有用之系 統應能承受延伸及/壓縮移位而無機械失效或電子性質及、/ 或效能之顯著降級且（視情況）能撓曲移位而無機械失效或 電子性質及/或效能的顯著降級。該半導體結構及/或電子 裝置與該可撓性基板之間的有用之結合提供了當處於多種 延伸、壓縮及/或撓曲組態或變形時展示有益的電子性質 之機械穩固結構。在本發明之此態樣之一實施例中，該半 導體結構及/或電子裝置之内表面之至少一部分與該可挽 HI51l.doc 1336491 性基板的外表面之間之結合係藉由該半導體結構或電子裝 置與該可挽性基;^之外表s之間的共價及/或非共價鍵結 來提供。此等結構中有用之例示性結合機制包括使用該半 導體結構或電子裝置與該可撓性基板之外表面之間的凡得 瓦爾力父互作用、偶極-偶極交互作用及/或氫鍵結交互作 用。本發明亦包括實施例，纟中結合係藉由該半導體結構 或電子裝置與該可撓性基板之外表面之間的—黏接或層壓
層、塗層或薄臈來提供。有用之黏接層包括(但不限於)金 屬層、聚合物層、部分聚合化聚合物前驅層，及複合材料 層。本發明亦包括使用具有一化學改質之外表面之可撓性 基板’以便利(例如)具有置於其外表面上之複數個羥基基 團的可撓性基板(諸如聚合物基板)與半導體元件或電子裝 置之結合。本發明包括可撓性半導體及電子電路，其中該 半導體結構或電子電路整體或部分地囊封於—囊封層或塗 層中，諸如一聚合物層。 該半導體結構或電子裝置之實體尺寸及組合物至少部分 地影響本發明之可延伸半導體元件的總體機械及電子性 質。如本文所使用，術語”薄,，指-結構具有一小於或等於 微米，厚度’且對於某些應用較佳為小於或等於約 之舊车心“料導體帶、小板及條或薄膜電晶體 料導體結構或電子裝置之使用在某些實施财係重要 更利諸如波形、#曲或，曲曲線内表面之曲線内表 之形成’從而提供能延伸、收縮 機械失效或電子性質的顯菩_ 4撓曲而無知傷、 貝的顯者降級之構形。諸如薄可印刷半 】"5 J l.doc •20- 1336491 導體結構之薄半導體結構及電子裝置之使用對包含諸如單 晶及/或多晶無機半導體的脆性半導體材料之可延伸半導體 及可延伸電子裝置尤其有用。在一有用之實施例中，該半 導體結構或電子電路具有在⑴微米至約旧米之範圍上選 • #之寬度及在約5G奈米至⑽微米的範@上選擇之厚度。 , 該支撐可撓性基板之組合物及實體尺寸亦可至少部分地 影響本發明之可延伸半導體元件及可延伸電子裝置的總體 φ 機械性質。有用之可捷性基板包括（但不限於）厚度選自約 〇·1笔米至約1〇〇微米之範圍的可撓性基板。在一有用之實 施例令’該可撓性基板包含一聚（二甲基石夕氧燒）ρ_ 層，且具有在約01毫米至約1〇毫米的範圍上選擇之厚 度。 本發明亦包括部分處理之可延伸半導體元件或部分處理 之可延伸半導體電路。舉例而言，在一實施例中，本發明 包括Si帶，其上具有pn二極體裝置。以一波形構形提供之 • 以帶被可選擇地提供於一 PDMS基板上。於此等（絕緣）二極 體之間提供互連件，以使得該二極體輸出（例如，光電流） 月被放大’例如經由利用蔭罩（shad〇vv mask)之金屬蒸錢。 在一實施例中，在彈性體上製造複數個獨立的可延伸電晶 體。以某些方式連線個別電晶體（例如藉由蔭罩蒸鍍）以製 造其他有用之電路’例如由以特定方式連接之若干電晶體 組成之電路。對於此等狀況，該等互連金屬線亦為可延伸 的’因此吾人具有在彈性體上的完全可延伸電路。 在另一態樣中’本發明提供用以製造一可延伸半導體元 1115U.doc 21 1336491 件之方法’其包含以下步驟：（1)提供具有内袅面之可轉移 半導體結構；（2)提供處於一膨脹狀態之預應變彈性基板， 其中該彈性基板具有一外表面；（3)將該可轉移半導體結構 的内表面之至少一部分與處於膨脹狀態之預應變彈性基板 之外表面結合；及（4)允許彈性基板至少部分地鬆弛至一鬆 弛狀態，其中該彈性基板的鬆弛使該可轉移半導體結構之 内表面彎曲，進而產生具有一曲線内表面之可延伸半導體 φ 元件。在本發明之此態樣之某些實施例中，該預應變彈性 基板沿第一軸膨脹，且視情況沿一相對該第一軸正交地定 位的第二軸膨脹。在一有用之實施例中，提供至該預應變 彈性基板之可轉移半導體元件係一可印刷半導體元件。 在另一態樣中，本發明提供一用以製造一可延伸電子電 路之方法，其包含以下步驟：（1)提供一具有一内表面之可 轉移電子電路；（2)提供處於一膨脹狀態之預應變彈性基 板，其中該彈性基板具有一外表面；（3)將該可轉移電子電 • 4的内纟面之至少一部分與處於膨脹I態之預應變彈性基 ^之外表面結合；及（4)允許該彈性基板至少部分地鬆他1 一鬆弛狀態，其中該彈性基板的鬆弛使該電子電路之内表 面，進而產生該可延伸電子電路。在一有用之實施例 中，提供至該預應變彈性基板之可轉移電子電路係一可印 刷電子電路，諸如能經由印刷技術（諸如乾式轉移接觸印 刷）轉移之電子電路。在某些實施例中，電子電路包含複 數個積體裝置組件，包括（但不限於）：一或多個半導體元 件（諸如可轉移、且（視情況）可印刷之半導體元件）、介電 111511.doc •22· 1336491 元件、電極、包括超導元件之導電元件、•及秦雜半導體元 件。 可選地，本發明之該態樣之方法可進一步包含自該支撐 彈性基板將該可延伸半導體或可延伸電子電路轉移至一接 收基板之步驟，該轉移之方式至少部分地保留該半導體元 件或電子電路的曲線内表面及/或弯曲結構。該半導體結 構或電子電路被轉移至一接收基板，該接收基板係可撓性 的諸如一聚合物接收基板，或一包含紙、金屬或半導體 之接收基板。在此實施例中，所轉移之可延伸半導體或可 延伸電子裝置可經由廣泛範圍之手段而與該接收基板（如 一可撓性、聚合物接收基板）結合，該等手段包括（但不限 於）使用黏接及/或層壓層、薄膜及/或塗層，諸如黏接層 (如聚醯亞胺膠層）。或者，所轉移的可延伸半導體或可延 伸電子裝置可經由所轉移的可延伸半導體或可延伸電子裝 置與接收基板之間之氫鍵結、共價鍵結、偶極_偶極交互 作用及凡得瓦爾力交互作用而與諸如可撓性、聚合物接收 基板的接收基板結合β 在一實施例中，在製造具有由一彈性基板支撐之波形、 翹棱、皺褶或捲曲構形之彎曲半導體結構及/或電子電路 後，使用一適當黏接層或塗層將此等結構轉移至另一基板 上。舉例而言，在一實施例中，在一彈性體基板上製備波 形光伏打裝置，且然後（例如）使用聚醯亞胺作為膠層將其 轉移至金屬箔上。在該等光伏打裝置與下層的金屬箔（其 可充當集極之一，例如藉由圖案化、蝕刻以製造通孔以曝 I11511.doc •23- 1336491 露金屬表面、金屬沈積物等等）之間建立電連接。此組態 之光伏打裝置之波狀表面可被利用以增強光捕獲（或減少 光反射）。舉例而言，為獲得更好之抗反射結果，可在此 波狀表面上作進一步處理，諸如使表面粗糙度遠小於波狀 , 半導體之波長。簡單說來，可將部分或全部處理之波狀/ 彎曲半導體/電路轉移至其他基板上（不限於PDms)，且若 必要可藉由添加進一步處理來獲得更增強的使用效能。 φ 可選地’本發明之方法可進一步包含囊封、覆蓋或層壓 該可延伸半導體或可延伸電子裝置之步驟。在此上下文 中，囊封在分層翹棱結構之狀況下包括其中該囊封材料被 提供於該等翹棱之凸起區域下以完全嵌入該翹棱結構的所 有側面的幾何形狀及構形。囊封亦包括在該彎曲半導體結 構或電子電路之凸起及未凸起特徵之頂部提供一囊封層， 諸如聚合物層。在一實施例中，將諸如PDMS預聚合物之 預聚合物澆鑄並固化於該可延伸半導體或可延伸電子裝置 # 上。對於某些應用，囊封或覆蓋處理步驟有助於增強本發 明之可延伸半導體及電子裝置之機械穩定性及穩固性。本 發明包括當處於延伸、壓縮、彎曲及/或撓曲構形時展示 良好機械及電子效能之囊封、覆蓋及/或層壓之可延伸半 導體及電子裝置。 可選地，本發明之此態樣之方法包括在諸如聚合物基板 (例如，2D超薄聚合物基板）或無機基板（例如Si〇2)之供體 基板上組裝半導體元件、裝置組件及/或功能性裝置之步 驟。在此實施例中，然後將在該供體基板上組裝之結構轉 1" 511 .d〇c -24- 1336491 移至預應變彈性體基板以形成可延伸材料、裝置或裝置組 件°在一實施例中’電晶體、電晶體陣列或具有電晶體之 電子裝置首先被組裝在供體基板上，例如經由使用可印刷 半導體元件之印刷技術。接著’將整個裝置及/或裝置陣 列轉移至預應變彈性基板（例如藉由接觸印刷法）以形成可 延伸波形及/或翹棱系統。當在轉移至可延伸彈性體支撐 物之前在一薄的、非彈性體材料（類似聚醯亞胺或苯幷環 丁烯或PET等等）上製備裝置互連件及製造實際尺寸電路較 為有利時此方法係有用的。在此類系統中，在組合電晶體 /聚合物膜/彈性體基板系統中將獲得非週期2D波形或翹棱 結構。 對在本方法中有用的彈性基板進行預應變之方法包括在 與半導體結構及/或電子裝置接觸及結合之前及/或期間中 彎曲、捲曲、撓曲、及膨脹該彈性基板（例如，藉由使用 機械平臺）。在多個方向上預應變彈性基板之一尤其有 用之方法包含在與半導體結構及/或電子裝置接觸及結合 及戍期間中藉由升南彈性基板的溫度而使該彈性基 板熱膨脹。在此等實施例中，彈性基板的鬆他是藉由在與 該可轉移、且（視情況）可印刷之半導體元件或電子裝置接 觸及/或結合之後降低該彈性基板之溫度來達成。在某歧 、〒，藉由引入約1%至約30%之應變來將該彈性基板預 應變。 在本文中，表述"彈性基板"指可延伸或變形且可返回至 其原始形狀而無實質上永久變形之基板。彈性基板通常承
IlI5II.doc •25· 1336491 受實質上彈性的變形。本發明中有用之例示性彈性基板包 括(但不限於)彈性體及彈性體、展示彈性之聚合物及共聚 物之複合材料或混合物。在某些方法令，經由一提供該彈 性基板沿-或多個主軸膨脹之機構來預應變該彈性基板。 舉例而言’可藉由沿第-轴膨脹該彈性基板來提供預應 良。然而，本發明亦包括沿複數個軸使該彈性基板膨服之 方法，例如經由沿相對彼此正交定位之第一及第二袖的膨 脹。本方法中可用的經由提供彈性基板之膨腸的機構而預 應變彈性基板之手段包括響曲、捲曲、撓曲、整平、膨腸 或以其它方式使該彈性基板變形。本發明亦包括藉由升高 該彈性基板之溫度進而提供該彈性基板的熱膨脹而提供預 應變之手段。 本發明之方法亦能自不同於半導體材料之材料製造可延 伸兀件、裝置及裝置組件。本發明包括將諸如絕緣體、超 導體’及半金屬之非半導體結構轉移並結合至一預應變彈 性基板之方法。允許彈性基板至少部分地鬆他會導致具有 曲線内表面之可延伸非半導體結構（例如具有波形及/或魅 棱輪廓形狀之非半導體結構）的形成。本發明之此態樣包 括具有弯曲結構之可延伸非半導體結構，該彎曲結構諸如 以捲曲構形、敵褶構形、赵棱構形及/或以波形組態提供 之内表面及（視情況）外表面。 在本發明之可延伸半導體、電子裝置及/或裝置組件中 有用之可撓性基板包括(但不限於)聚合物基板及/或塑膠基 板可延伸半導體包括包含一或多個可轉移、（視情況）可 111511.doc •26· 1336491 印刷之半導體結構（諸如可印刷半導體元件）之組合物，其 由在製造期間預應變的一彈性基板支撐，以產生該半導體 曲線内表面。或者，可延伸半導體包括包含—或多個可轉 移半導體結構（諸如可印刷半導體元件）之組合物，其由不 同於在製造_預應㈣彈性基板之可撓性基板支標，以 產生該半導體曲線内表面。舉例而言，本發明包括可延伸
半導體中具有-曲線内表面之半導體結構被自該彈性 基板轉移至一不同可撓性基板。 【實施方式】 示類似元件且在多個圖式 。另外’在下文令，以下 參看該等圖式，類似參考號指 中出現之相同參考號指相同元件 定義適用： "可印刷”係關於能轉移、裝配、圖案化、組織及/或整合 =板上或其中之材料、結構、襄置組件及/或積體功能 裝置。在本發明之一實施射，可印刷材料、元件、裝置 組件及裝置能經由溶液印刷或乾式轉移接觸印刷而轉移、 裝配、圖案化、組織及/或整合至基板上或其中。 本發明之"可印刷半導體元件"包含能（例如使用乾式轉移 接觸印刷及/或溶液印刷方法)裝配及，或整合至基板表面上 體結構。在—實施例中，本發明之可印刷半導體元 導=早晶（unitary single erystalline)'多晶或微晶無機 二、:構。在本文中，整體結構係具有機械相連之特徵 =早H本發狀半導體元料為未摻誠摻雜的， 可具有摻雜劑之選擇的空間分佈，且可以包括㈣型摻雜 111511 .doc •27- 1336491 劑的複數個不同摻雜劑材料來摻雜。本發明包括··至少一 個截面尺寸大於或等於約!微米之微結構可：刷半導體元 件、及至少-個截面尺寸小於或等於約旧米的奈米結構 可印刷半導體it件。在許多應用中有用之可印刷半導體包 含由對高純度塊體材料（諸如使用f知高溫處理技術產生 之高純度結晶半導體晶圓)之"由上而下"處理而獲取之元 件。在-實施例中，本發明之可印刷半導體元件包含複合
結構，其具有-操作地連接至至少—個額外裝置組件或結 構(諸如導電層、介電層、電極、額外半導體結構或此等 之任何組合）之半導體。在一實施例中，本發明之可印刷 半導體元件包含可延伸半導體元件及/或異質半導體元 件。 一 ·截面尺寸"指裝置、裝置組件或材料之截面之尺寸。截 面尺寸包括寬度、厚度、半徑及直徑。舉例而t，具有帶 形狀之半導體元件以一長度及兩個截面尺寸：厚度及寬 度，為特徵。舉例而言’具有圓柱形狀之可印刷半；體元 件以一長度及截面尺寸：直徑（或者半徑），為特徵。 "由一基板支撐”指至少部分地存在於一基板表面或至少 部分地存在於一或多個位於該結構與該基板表面之間的中 間結構上之結構。術語"由一基板支撐"亦可指部分或全 钱入基板之結構。 ”溶液印刷"用以指諸如可印刷半導體元 〜 攻多個結 構藉以分散入一载體介質且以一協調的方式傳送至義板= 面之所選區域的過程。在—例示性溶”财法中:結= 111511.doc • 28- 1336491 被傳送至基板表面之所選區域係藉由與經受圖案化之基 板表面的形態及/或實體特性無關之方法來達成。本發明 中可使用之溶液印刷方法包括（但不限於）喷墨印刷、熱轉 移印刷，及毛細作用印刷。 ”大體上縱向取向”指使得諸如可印刷半導體元件之元件 群體之縱軸的方向大體上與—所選對準軸平行的取向。在 此定義之上下文中，與一所選軸大體上平行指在與絕對平
行方向偏差1G度範圍内的取向，較佳為在與絕對平行方向 偏差5度範圍内的取向。 ”可延伸"指材料、結構、裝置或裝置組件承受應變而無 破裂之能力。在-例示性實施例中，-可延伸材料、結 冓裝置或裝置組件可承受大於約之應變而無破裂， 對於某些應用較佳可承受大於約1%之應變而無破裂，且 對於某些應用最好可承受大於約3%的應變而無破裂。 術語"可撓性丨，及"可蠻曲 曲在本文中等同地使用，且指材 料、，口構、裝置或裝置組件變形為一曲線形狀而不經受會 丨』著應變的轉換之能力，該等顯著應變可諸如特徵化 材料、結構、裝詈式# $ 4 — 置次裝置組件之失效點的應變。在一例示 性實施例中，可撓性材 η·知稱、裝置或裝置組件可變形 為曲線形狀而不引人士 μ )丨八大於或等於約5%之應變，對於某些 應用較佳不引入大於— 、次等於約1%之應變，且對於某些應 用最好不引入大於式笙认从Λ " 八％或等於約〇 5%之應變。 該術語”趣棱’’指合後- 田溥7L件、結構及/或裝置藉由在該元 件、結構及/或裝置之承 置之千面外的方向上彎曲而回應於一壓 111511.doc -29· 1336491 縮應變時發生的實體變形。本發明包括具有一或多個表面 之可延伸半導體、裝置及組件，該或該等表面具有包含〆 或多個勉棱之輪廓形狀。 ”半導體’’指任何在極低溫度下係—絕緣體但在約3〇〇絕 對溫度下具有-明顯導電性之材料。在本文中，對術語半 導體之使用希望與此術語在微電子及電子裝置之技術領域 中的使用-致。適用於本發明之半導體可包含諸如石夕、錄 及金剛石之元素半導體，以及複合半導體，諸如第^族複 合半導體（諸如Sic及SiGe)、第财族半導體（諸如湯、 AlAs、Ain、A1P、BN、GaSb、GaAs、GaN、Gap、l、
In As、InN及InP)、第m_ v族三元半導體合金（諸如从叫» 、第π-νι族半導體（諸如CsSe、CdS、⑽、Zn〇、她、
ZnS，及ZnTe)、第[^^族半導體CuC1、第以—^族半導體 (諸如Pbs、PbTe及SnS)、層半導體（諸如ρΜ2、河〇^及 GaSe)、氧化物半導體（諸如Cu〇及CU2〇卜術語半導體包括 以或夕種選擇之材料摻雜的外質半導體及本質半導體 (包括具有p型摻雜材料及n型摻雜材料的半導體）以提供適 用於給疋應用或裝置之有利電子性質。術語半導體包括包 含半導體及/或摻雜劑之一混合物之複合材料。適用於本 發明之某些應用之特殊半導體材料包括（但不限於）si、
Ge、SiC、A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、
InP、InAs、GaSb、lnp、inAs、insb、ZnO、ZnSe、 ZnTe 、 CdS 、 CdSe 、 ZnSe 、 ZnTe 、 CdS 、 CdSe 、 CdTe 、
HgS PbS、PbSe ' PbTe、AlGaAs、AlInAs、AllnP、 ni5ll.doc -30· 加續、GaInAS、GaInp、A1GaAssb A1GaInp 及
AsP夕孔@半導n材料適用於本發明在感測器及諸 發光一極體（LED)及固態雷射之發光材料領域中之應 用半導體材料之雜質係不同於該⑷半導體材料自身或 4何提供至半導體材料之摻雜劑的原子、元素、離子及， 或分子。雜質係可對半導體材料之電子性質造成負面影響 :存：於半導體材料中的不當物質，X包括(但不限於) 氧*及包括重金屬之金屬。重金屬雜質包括（但不限 於）週期表上銅與錯之間之元素族n,及其所有離 子、袓合物及/或錯合物。 」’塑性"指任何合成或自然產生之材料或材料之組合，通 ㊉田加熱時可將其模製或成型且硬化為一所要形狀。適用 於本發月之裝置及方法之例示性塑膠包括（但不限於）聚合 物二樹脂及纖維素衍生物。在本文中，術語塑性用以包括 包含具有一或多種添加物之一或多種塑膠的複合塑性材 料，该等添加物可諸如結構增強劑、填充劑、纖維、增塑 劑、穩定劑或可提供所要之化學或物理性質之添加物。 介電質”及”介電材料"在本文中等同地使用，且指對電 流具南阻抗之物質。適用之介電材料包括（但不限 於）Si〇2、Ta2〇5、Ti〇2、Zr〇2、Y2〇3、siN4、STO、BST、 PLZT、PMN及 PZT。 •i聚合物"指包含複數個通常稱為單體之重複化學基團之 分子。聚合物通常以高分子質量為特徵。本發明中可用之 聚合物可為有機聚合物或無機聚合物，且可處於非晶系、 1115Il.doc 31 1336491
半非晶系、晶體或部分晶體狀態。聚合物可包含具有相同 化學組成之單體或可包含具有不同化學組成的複數個單體 (諸如共聚物）。具有鏈結的單體鏈之交聯聚合物尤其適用 於本發明之某些應用。可用於本發明之方法、裝置及裝置 組件之聚合物包括（但不限於）塑膠、彈性體、熱塑性彈性 體、彈性塑膠、彈性塑膠、恆溫器（thermostat)、熱塑膠及 丙烯酸酯。例示性聚合物包括（但不限於）縮醛聚合物、生 物可降解聚合物、纖維素聚合物、含氟聚合物、耐綸、聚 丙烯腈聚合物、聚醯胺-醯亞胺聚合物、聚醯亞胺、聚芳 酯化合物、聚苯幷咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚 醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及經改質聚乙烯、聚_、 聚（甲基丙烯酸甲酯）、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、 象苯一甲醯胺、聚丙烯、聚胺基曱酸酯、苯乙烯樹脂、硬 基祕脂、乙稀基樹脂或其任何組合。
”彈性體”指可延伸或變形且返回至其原始形狀而無實質 上永久變形的聚合材料。彈性體通常經受實質上彈性變 形。適用於本發明之彈性基板至少部分包含一或多個彈性 體。適用於本發明之例示性彈性體可包含聚合物、共聚 物、複合材料或聚合物與共聚物之混合物。彈性體層;旨包 含至少-個彈性體之層。彈性體層亦可包括 =彈性體材料。適籍本發明之彈性體可包括（但不限於） 彈性體、笨乙稀類材料、烯烴材料、聚烯烴、聚胺 ==塑性彈性體：聚酿胺、合成橡膠、p_、聚 丁埽、聚（本乙烯-丁二婦_笨乙稀）、聚胺基 IH5Jl.doc -32· 1336491 甲酸酯、聚氣丁二烯及聚矽氧。 良好電子效能”及"尚效能"在本文中等同地使用，且指 裝置及裝置組件具有可提供諸如電子訊號開關及/或放大 之所要功能性的諸如場效應遷移率 '臨限電壓及開_關比 例之電子特性。本發明之屐示良好電子效能之例示性可轉 移2、且，視情況可印刷之半導體元件可具有大於或等於ι〇〇 cm V s的本f場效應遷移率，料某些應用較佳具有 大於或等於約300 cm2V-is-〗的本質場效應遷移率。本發明 之展示良好電子效能之例示性電晶體可具有大於或等於約 w f，的裝置場效應遷移率，對於某些應用較佳且 有大於或等於約则em2 Vi ^的裝置場效應遷移率，且對 於某些應料好具有大於或等於物〇 em2 V.1 s.i的褒置p 效應遷移率。本發明之展示良好電子效能之例示性電晶： 可具有小於約5伏特的臨限電廢及/或大於約卜1〇4之開-關比
|置大面土積"指大於或等於約36平方英忖之面積，諸如用於 裝置Ik之基板的一接收表面的面積。 ”裝置場效應遷㈣”指使用與電子裝置對應 資料計算得之諸如電晶體的電子裝置之場效應遷移率“ 輪氏模數"係材料、裝置或層之—機械性質〜 =質之應力與應變的比例。楊氏模數可由以下陳ϋ (II) β=ΙΗΜ) 111511.doc -33· 1336491 其中E係杨氏模數，L〇传乎街县声\ύ /y 4- 0诉十銜長度，AL係在所施加應力 下之長度變化，F係所施加之力且讀施加力的面積。揚氏 模數亦可通過町方程式根據Lame常數來表示： E = Ρ(3λ + 2μ). λ + μ ， (III) 其中λ及μ係Lame常數。高楊氏模數（或,，高模數"）及低揚 氏模數（或"低模數”)係對—給定材料、層或裝置中揚氏模
數之大小的相對描述。在本發明中’高揚氏模數比低揚氏 模數更大’對於某些應用而言較佳約大} 〇倍，對於其他應 用而言最好約大U)〇倍，且對於另—些應用而言最好約大 1000 倍。 在下文中，闡明本發明之裝置、裝置組件及方法之大量 特定細節以提供對本發明的準確性質之詳細說明。然而， 對於熟g此項技術者將顯而易見的是，無此等特定細節也 可實踐本發明。 本發明提供當延伸、壓縮、撓曲或者以其他方式變形時 能提供良好效能之可延伸半導體及電子電路。另外，本發 明之可延伸半導體及電子電路可經調適用於廣泛範圍的裝 置組態以提供完全可撓性的電子及光電子裝置。 圖1提供一展示本發明之可延伸半導體結構之原子力顯 微圖。該可延伸半導體元件700包含一具有一支撐表面710 之可撓性基板705(諸如聚合物及/或彈性基板）及一具有一 曲線内表面720之彎曲半導體結構715。在此實施例中，彎 曲半導體結構71 5之曲線内表面720之至少一部分與該可撓 1115ll.doc -34· 丄 W6491 I"生基板705之支撐表面710結合。曲線内表面72〇可在沿内 表面72〇之經選擇點處或在沿内表面72〇的大體上所有點處 與支撐表面710結合。圖丨中所說明之例示性半導體結構包 3 —具有一等於約100微米之寬度及一等於約1〇〇奈米之厚 度之單晶石夕彎曲;^。圖i中說明之可挽性基板係一具有約工 毫米之厚度之PDMS基板。曲線内表面72〇具有一彎曲結 構，其包含沿該帶之長度擴展之一大體上週期性的波形。 如圖1所不，該波之振幅約為5〇〇奈米且該尖鋒間距約為 微米。圖2展不了提供具有曲線内表面72〇之彎曲半導體結 構715之展開視圖的原子力顯微圖。圖3展示本發明之可延 伸半導體結構之-陣列的原子力顯微圖。肖圖3中原子力 顯微圖之分析展示該等f曲半導體結構被壓縮了約 〇·27%。圖4展示本發明之可延伸半導體結構之光學顯微 曲線内表面720之輪廓形狀允許彎曲半導體結構715沿變 形軸730膨脹或壓縮而不經受大量機械應變。此輪廊形狀 料允許該半導體結構在*同於變形轴73g方向的方向上 彎曲、撓曲或變形而無由應變弓丨發之顯著機械損傷或效能 損失。本發明之半導體結構之曲線表面可具有提供，良好 機械性質(諸如可延伸性、可撓性及/或可彎曲性)及/或良 好電子效能（諸如當被撓曲' 延伸或變形時展示良好場效 應遷移率）的任何輪廓形狀。例示性輪廓形狀可且有以下 =徵二具有複數個凸起及/或凹入區域，且具有包括正弦 波、南斯波、Aries函數、方油、、、々7 7丄 ' 洛仁子波、週期波、無週 ϊ Π5Ι I.doc •35- 1336491 期波或此等波之任何組合之多種波形。適用於本發明之波 形可關於兩個或三個實體維度而變化。 圓5展示本發明之可延伸半導體結構的原子力顯微圖， 該結構之半導體結構715結合至具有三維起伏圖案之可挽 性基板705，該三維起伏圖案位於該基板之支撐表面71〇 上。該三維起伏圖案包含凹入區域75〇及起伏特徵MO。如
圖5所示，彎曲半導體結構715在凹入區域75〇中及起伏特 徵760上與支撐表面710結合。 -圖6展示-說明製造本發明之可延伸半導體結構之一例 示性方法的流程圖。在該例示性方法中，提供處於一膨脹 狀態之-預應變彈性基板。預應變可藉由該項技術中習知 之任何方法來達成’其包括(但不限於)輥壓及/或預彎曲該 彈性基板。預應變亦可經由熱方法，例如通過由升高該彈 性基板之溫度引發之熱膨脹來達成。經由熱方法之預應變 之-優勢係可達成沿複數個不同軸(諸如正交的軸)之膨 服。 明之此方法中可用之例示性彈性基板係'-具有等於 約！毫米的厚度之PDMS基板。該彈性基板可藉由沿一單一 軸之膨腸或藉由沿複數個轴之膨脹來預應變。如圖6所 示，可印刷半導體元件之至少—部分内表面與處於-膨脹 狀態之預應變彈性基板料表面結合。結合可藉由該半導 體表面之内表面之間的共價鍵結、藉由凡得瓦爾力、藉由 使用黏結劑或藉由此等方法之任何組合來達成。在該彈性 基板係歷S之例雜實_巾，獅崎板之支樓表面 HI511.doc • 36 - 1336491 經化學改質使得其具有複數個自其表面擴展的經基以促進 與一矽半導體結構之共價鍵結。再參看圖6，在將該預應 變彈性基板與半導體結構結合之後，允許該彈性基板至少 部分地鬆他至一鬆弛狀態。在此實施例中，該彈性基板之 鬆弛使該半導體結構之内表面彎曲，進而產生一具有曲線 内表面的半導體元件。 如圖6中所示’該製造方法可視情況包括一第二轉移步 驟及視情況之鍵結步驟，其中將具有一曲線内表面72〇之 可轉移半導體元件715自該彈性基板轉移至另一基板，較 佳一可撓性基板，諸如一聚合物基板。此第二轉移步驟可 藉由使具有一曲線内表面720之半導體結構715之曝露表面 與另一與該半導體結構715的曝露表面結合之基板之一接 收表面接觸來達成。與該另一基板之結合可藉由能至少部 分保持該半導體元件之彎曲結構的任何途徑來完成，其包 括共價鍵、經由凡得瓦爾力之鍵結、偶極·偶極交互作 用、倫敦（London)力之鍵結及/或氫鍵結。本發明亦包括使 用提供於該可轉移半導體結構之一曝露表 之間的黏接層、塗層及/或薄膜。 曝露表面與該接收表面 本發明之可延伸半導體元件可有效地整合 裝置及裝置組件，諸如電晶體、二極體、雷 入大量功能性
體更少受由撓曲、 LEDS。本發明之可延伸半導體元件與習 :相比具有某些功能性優勢。首先，可延 可撓性的，且因此比習知剛性無機半導 '彎曲及/或變形引起之結構損壞之影 Π151 l.doc •37- 1336491 其次’因為f曲半導體結構可處於—輕微機械應變狀 匕以提供-曲線内表面’所以本發明之可延伸半導體元件 與習知無應變剛性半導體相比可展示更高之本質場效應遷 移率。最後，因為可延伸半導體元件在裝置溫度循環中能 自由膨脹及收縮，所以其可能提供良好之熱性質。 圆7展示具有一波狀構形之縱向對準的可延伸半導體之 T列之影像：如圖7所示，該等半導體帶被以週期波構形 提供且由一單一可撓性橡膠基板支撐。 圖8展示本發明之可延伸半導體元件之—截面影像，其 中半導體結構776由該可撓性基板？77來支撐。如圖8所 不，半導體結構776具有内表面，該等内表面具有一週期 :生：之輪廟形狀。亦如圖8所示’該週期波構形擴展穿過 半導體結構776之整個截面尺寸。 本發明亦提供t延伸、撓曲或變形時具有良好效能之可 延伸電子電路、裝置及裝置陣列。與上述可延伸半導體元 件類似，本發明提供可延伸電路及電子裝置，其包含—具 =支擇表面的可換性基板，該支揮表面與一具有—曲線 内表面（諸如展示-波形結構之曲線内表面）的裝置、 陣列或電路接觸。在此結構排列，，； :路結構之至少-部分曲線内表面與該可繞性基板之= 結合。本發明之此態樣之裝置、裝置陣列或電路係一 包含複數個諸如半導體、介雷晳 ”體"電質、電極、摻雜半導體及導 體之積體裝置組件的多組件元件。在—例示性實施例中， 具有小於約職米之淨厚度之可撓性電路、裝置及裝置陣 JI15II.doc -38- 1336491 列包含複數個積體裝置組件，其至少一部分具有週期波曲 線結構。 在本發明之一有用之實施例中，提供包含複數個互連組 件的獨立式電子電路或裝置。該電子電路或裝置之一内表 面與一處於一膨脹狀態之預應變彈性基板接觸且至少部分 、’·。&。預應變可藉由該項技術中已知之任何方法來達成， 其包括（但不限於）輥壓及/或預彎曲該彈性基板，且可藉由 • & 一早一軸之膨脹或藉由沿複數個軸的膨脹來預應變該彈 ί·生基板。結合可直接藉由該電子電路或裝置之至少一部分 =表面與該預應變彈性基板之間的共價鍵或凡得瓦爾^ 實現，或藉由使用黏接劑或一中間结合層來達成。在使該 預應變彈性基板與該電子電路或裝置結合之後，允許該^ 性基板至少部分地鬆弛至—鬆他狀態，其使該半導體結構 之内表面彎曲。該電子電路或裝置之内表面之彎曲產生一 線内表面’其在某些有用的實施例中具有—週期或無週 • _波構形。本發明包括多個實施例，其中包含電子裝置或 電路之所有組件皆存在於一週期或無週期波組態中。 可延伸電子電路、裝置及裝輯狀週期或無週期波电 癌允許其遵守延伸或弯曲組態而不在該等電路或裝置之個 別組件上產生大應變。本發明之此態樣提供可延伸電子電 路、裝置及裝置陣列當處於脊曲、延伸或變形狀態時之有 用之電子性質。藉由本方法形成之週期波組態之週期可根 據以下來變化：⑴包含該電路或襄置的積體組件之集合之 淨厚度及(U)包含積體裝置組件的材料之諸如揚氏模數及 111511.doc -39· 撓曲剛性之機械性質。 圖9A展不一說明製造可延伸薄膜電晶體之陣列之例示性 方法之流程圖。如圖9A所示，使用本發明之技術提供獨立 式可印刷薄膜電晶體之一陣列。將薄膜電晶體之陣列經由 乾式轉移接觸印刷方法以一曝露該等電晶體之内表面之方 式轉移至一 PDMS基板。接著將所曝露内表面與處於一膨 脹狀態之室溫固化預應變PDMS層接觸。該預應變pDMs層 # <隨後完全固化使該等電晶體之内表面與該預應變pDMs 層結合。允許該預應變PDMS層冷卻且呈現一至少部分鬆 弛狀態。PDMS層之鬆弛將一週期波結構引入該陣列中之 電晶體，進而使得其變為可延伸的。圖9A中之插圖提供藉 由本方法製造之可延伸薄膜電晶體陣列之原子力顯微圖。 该原子力顯微圖展示了在延伸或變形狀態中提供良好電子 效能之週期波結構。 圖9B提供處於鬆弛及延伸組態之可延伸薄膜電晶體陣列 _ 之光學顯微圖。以在該陣列上產生一約2〇%之淨應變而不 使該等薄膜電晶體破裂或損傷之方式延伸該陣列。經觀察 自一鬆弛組態至一應變組態之轉換為一可逆過程。圖9B亦 .提供針對施加至閘極之若干電位的汲極電流對汲極電壓的 圖，其展示該等可延伸薄膜電晶體在鬆弛及延伸組態皆展 示良好效能。 實例1.用於橡膠基板上的高效能電子組件之可延伸形 式之單晶矽 吾人已製造由構造為具有微尺度週期波狀幾何形狀之次 I11511.doc 1336491
Iaa 70件組成之可延伸形式的碎。當由-彈性體基板 牙夺’此"波狀W能可逆地延伸及壓縮至大應變而不損 石。該等波之振幅及週期進行變化以適應此等變形，進 :避免矽自身之顯著應變。與矽直接整合之介電質、摻雜 4*!之圖案、電極及盆他 、π件產生元全形成的、高效能"波 ，氧化物半導體場效應電晶冑、ρη二極體及其他裝 ’、用於可延伸或壓縮至類似大之應變水準之電子電 路0 電子學之進步主要由為增加電路運算速度及積體密度、 為=乂其功率消耗及（對於顯示系統）為使大面積覆蓋成為 了月二所做出之努力驅使。近來之—方向尋求發展能在具有 不：常外形尺寸之非習知基板上形成高效能電路的方法及 材料：紙狀顯示器及光學掃描儀之可撓性塑膠基板、焦平 面陣列之球狀曲線支撐及整合之機器人感測器的保形皮 膚。當以薄膜形式製備且放置在薄基板薄片上或基板層積 板中之中性機械平面附近時，許多電子材料能提供良好彎 曲度。在彼等狀態下，％等作用材料在彎曲期間經受之應 變可保持在引發破裂所需之典型位準（約1%)以下。對於當 操作時可撓曲、延伸或達到極端的彎曲水準之裝置或對於 皮等ΊΓ專开乂包覆於具有複雜、曲線形狀之支撐物的裝置， 要求完全可延伸性，它是一更具挑戰性之特性。在此等系 統中，在電路位準之應變可超過幾乎所有已知電子材料， 尤其是彼等用於已有應用之良好發展的電子材料，之破裂 極限。在某種程度上，此問題能以使用可延伸導線來互連 111511.doc •41 · 1336491 由剛性隔離島（isolated island)支撐之電子組件（例如電晶 體）之電路來避開。可以此策略獲取有價值之結果，儘管 其最適合可以相對低覆蓋面積之主動電子元件來達成的應 用。吾人報告一不同方法，其中可延伸性直接以具有微米 级週期、波狀歲何形狀之尚品質單晶石夕薄膜來達成。此 等結構經由波振幅及波長之變化而非經由該等材料自身中 之潛在破壞性應變來適應大壓縮及拉伸應變。將此等可延 伸，，波狀”石夕元件與介電質、摻雜劑之圖案及薄金屬膜整合 玎導致高效能、可延伸電子裝置。 圖10表示在彈性體（意即橡膠）基板上波狀單晶矽帶之製 造序列。第一步（頂部框）涉及用以在一絕緣物上石夕（s 〇1)晶 圓上界定一抗姓層之光微影術，接著是用以移除頂部石夕之 曝露部分的姓刻。用丙晒I移除該抗钱層且然後以濃縮氫氟 酸蝕刻内埋的Si〇2層使該等帶自下層矽基板釋放。該等帶 之末4連接至该晶圓以防止其在姓刻劑中被洗離。該等抗 蝕線之寬度（5-50 μιη)及長度（約15 定該等帶之尺 寸。SOI晶圓上的頂部矽之厚度（2〇_32〇 nm)界定該等帶厚 度。在下一步驟（中間框）中，彈性地延伸一平坦彈性體基 板（聚（二甲基矽氧烷）’ pDMS ; 1-3 mm厚）且然後使其與該 等帶等形接觸。將該PDMS剝離會使該等帶離開該晶圓且 使該等帶黏結至該PDMS表面。釋放該PDMS中之應變（意 即預應變）導致會引起在該矽及該PDMS表面形成良好界定 之波紋的表面變形。（圖nA及11B)該等起伏輪廓係週期在 5與50 μπι之間且振幅在1〇〇 nrn及1.5 μηι之間（視石夕之厚度 Π1511 .doc •42- 1336491 及該PDMS中預應變之大小而定）的正弦曲線（頂部框，圖 11C)。對於一給定系統’該等波之週期及振幅在大面積 (若干cm2)上均在約5%内。該等帶之間之PDms的平滑形態 及鄰近帶之波形中不存在相關相表明了該等帶未強力地機 械耦接。圖11C(底部框）展示作為沿該等波狀帶之一者之 距離的函數而量測之Si尖峰之微拉曼量測結果。該等結果 提供了對應力分佈之瞭解。 此靜態波狀組態之性質與在一半無限低模數支撐物上之 一均勻、薄高模數層中的起始翹棱幾何形狀之非線性分析 一致： 其中 0.52
^PDMS (^ ~ VSi ) _Esi (1 - VpDMS 1 係翹棱之臨界應變，εΡα係預應
變之位準，λ〇係波長且Α係振幅。柏松比係ν，楊氏模數係 E ’且该等下標指si或PDMS之性質。石夕之厚度係h。此處 理涵蓋了製造成之波狀結構之許多特徵。舉例而言，圖 11D展示當該預應變值固定時（約為此等資料之〇 9%)，波 長及振幅皆線性地視Si厚度而定。波長不取決於預應變之 位準（圖12)。此外，使用Si及PdmS之機械性質之文獻值 (ESi=130Gpa、EPDMS=2MPa、vSi=0.27、vPDMS=0.48)之計算 產生在量測得的值的約10%(最大偏差）範圍内之振幅及波 長。"帶應變"由該等帶之有效長度（由波長確定）與其實際 11151l.doc •43- 1336491 長度（由透過AFM量測之表面距離確定）的比例來計算，且 產生近似等於該PDMS中預應變之值（對於高達約3 5%之預 應變）》矽自身中之應變峰值（意即最大值）（吾人稱為矽應 變）係由帶厚度及在應變區中根據Κ；ί/2(κ係曲率）的在該等 波之極限處之曲率半徑估算得，在該等應變區中該等波存 在且臨界應變（對於此處之情況，約為〇.〇3%)與跟彎曲相 關的應變峰值相比較小。對於圖丨丨之資料，該等矽應變峰 值為約0.36(±0.08)%，其比帶應變小兩倍以上。此矽應變 對於給定預應變下的所有帶厚度為相同的（圖13)。所得機 械優勢（其中該矽應變峰值大大小於帶應變）對於達成可延 伸性至關重要。吾人注意到在蒸鍍或旋塗至pDMs上之金 屬及介電質中亦已觀察到翹棱薄膜（與如本文所述之預成 型、經轉移之單晶元件及裝置形成對比）。 在製U之後6亥等波狀結構對施加至彈性體基板之壓縮及 拉伸應變的動態回應對可延伸電子裝置最重[為揭示此 過私之機理，當力被施加至pDMS以在與該等帶的長維平 行的方向上壓縮或延伸1>1)]^8時，吾人藉由afm量測波狀 Si帶之幾何形狀。歸因於柏松效應’此力產生沿該等帶及 與其垂直方向上之應變。該等垂直應變主要導致該等帶之 間之區域中的PDMS的變形。另一方面，沿該等帶之應變 是由該等波之結構的變化來適應。圖14A中之三維高度影 像及表面輪磨呈現代表性的壓縮、未受力及延伸狀態（自 該樣品上輕微不同之位置處收集）。在此等及其他情況 下，該等帶在變形期間保持其正弦（圖14八之右邊框中的 111511.doc -44 - •f 線）形狀，其中波結構的大約—半位於如由該等帶之㈣ 區域界定之腦s表面的未受力位置之下（圖15)。圖HB展 不相對於該未受力狀態（零）之麼縮（負）及拉伸（正）施加之應 變的波長及振幅。該等資料對應於自每點處大量（>50)帶 收集之平均的AFM量測結果。所施加的應變由該歷S基 ^之所量測的末端間尺寸變化確定。藉由Am之直接表面 量測連同由該等正弦波形估算得之圍線積分展示了所施加 的應變等於此處檢查之情況之帶應變(圖16)。(在比該預應 變減去該臨界應變更大之拉伸應變處持續之小振幅（<5 n m)波可由在該初始趣棱過程期間s;之輕微滑動而導致。 j此小（或零）振幅區中計算得之石夕應變蜂值及帶應變低於 貫際值）有趣地是，該等結果指示了該等波狀帶對於所 施加應變有兩種不同實體回應。處於緊張狀態時，該等波 以非直觀方式演變；波長不隨所施加應變而明顯變化， 從而與翹棱後機理一致。相反，振幅之變化適應該應變。 在此狀態中，矽應變隨著延伸該PDMS而變小；當所施加 應變等於該預應變時其達到〜〇%。相反，在壓縮時，隨著 增加所施加應變，該等波長減少且振幅增加。此機械回應 與一手風琴風箱之機械回應類似，其與拉緊時之特性有本 質的不同在屋縮期間，歸因於波峰及波谷處之曲率半徑 之減小’石夕應變隨著所施加應變增加而增加。然而，石夕應 變之增加速率及大小皆遠低於帶應變，如圖14B所示。此 機理使可延伸性成為可能。 與波狀4何形狀—致之應變範圍中的完全回應可藉由給 111511.doc -45- 1336491 出波長λ對其在初始翹棱狀態中之值λ〇，及所施加應變 bpp/ierf的相依性之方程式來定性地描述： (2)
舉例而言，此拉緊/壓縮不對稱可由在壓縮期間形成之 S亥PDMS及Si之上升區域之間的輕微可逆間隔所產生。對 於此情況，連同對於未呈現此不對稱性質之系統，拉緊及
壓縮之波振幅A皆由對於適度應變（doa 5%)有效的單一陳 述式給出： A = ^|a^ -h2ffPPl!!i ~^applied 1 (3) 其中係對應於該初始輕棱狀態之值。如圖14A所示， 此等陳述式獲得與實驗的數量一致，而無任何參數擬合。 當適應該拉伸/壓縮應變之波狀起伏保持時，矽應變峰值 由該彎曲條件控制且由（33)給出
其與圖14B中由曲率量測之應變十分一致。（亦參看圖 18)。此分析陳述式有助於界定該系統能承受而不使矽破 裂之所施加應變之範圍。對於〇.9%之預應變，若假設矽失 效應變為約2%(對於壓縮或者拉伸），則此範圍為_27% t〇 2.9%。控制預應變之位準允許將此應變範圍（意即接近 30〇/〇)用以平衡壓縮與拉伸變形的所要程度。舉例而言，一 3.5%之預應變（所檢查之最大值）產生_24%比55。/。的範 111511.doc -46- 1336491
其產生0·3之填充因 圍。吾人注意到此等計算假·^龙 异俶°又甚至在極端的變形水準下所 施加應變也等於帶應變。在實驗 牡f驗上，吾人發現歸因於在該 等帶之末端以外及該等帶之間用以適應應變以使得所施加 應變不被完全轉移至該等帶的PDMS之能力，&等估算社 果通常被超過。 吾人已藉由在製造序列（圖10，頂部框）之開始包括額外 之步驟來使用習知處理技術界定矽十摻雜劑的圖案、薄金 屬觸點及介電層而建立功能性、可延伸裝置。以此方式製 造之兩個及三個端子裝置、二極體及電晶體分別提供且有 進階功能性之電路的基礎建構區塊。丨中整合之帶裝置首 先被自SOI起離至-未變形PDMS板上且然後至—預應變 PDMS基板之雙重轉移㈣可建立波狀裝置，其具有經曝 露以用於探測的金屬觸點。圖17A及17B展示針對施加至 PDMS之各種位準之應變的—可延伸pn接面二極體之光學 衫像及電回應。吾人發現在具有延伸或壓縮之裝置的電性 質中沒有在資料之散佈範圍中的系統變化。該等曲線中之 偏差主要歸因於探針觸點之品質之變化。此等pn接面二極 體除作為普通整流裝置之外可料—光偵測器（處於相反 偏壓狀態）或用作光伏打裝置。光電流密度在約_丨V之反向 偏壓時為約35 mA/cm2。在正向偏壓，短路電流密度及開
路電壓分別為約1 7 mA/cm2及0.2 V 子。回應之形狀與模型化（圖17Β中之實線）一致。裝置性 質即使在約iOO個壓縮 '延伸及釋放週期之後亦未顯著變 化（圖19)。圖17C展示一可延伸 '波狀矽肖特基障壁金屬 111511.doc -47- 1336491
氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET)之電流電壓特性， 該MOSFET是藉由與用於pn二極體之程序類似的程序且藉 由作為閘極介電質（33)之熱SiCb之整合薄層（40 nm)形成。 由對此波狀電晶體之電學量測而擷取之裝置參數（線形範 圍遷移率約100 cm2/Vs(可能限於觸點）、臨限電壓約_3 v) 可與使用相同處理條件在SOI晶圓上形成的裝置之裝置參 數相比較。（圖20及21)。如在pn二極體中，此等波狀電晶 體能可逆地延伸及壓縮至大應變位準而不損傷該等裝置或 顯著改變電性質。在二極體及電晶體中，在該等裝置之末 端以外的PDMS之變形導致比所施加應變更小的裝置（帶） 應變。總體可延伸性由裝置可延伸性及此等類型之pDMs 變形之組合效應導致。在比此處檢查之壓縮應變更大之壓 縮應變下，PDMS傾向於以一使得探測變得困難的方式彎 曲。在更大之拉緊應變下，視石夕厚度、帶長度及石夕與 PDMS之間結合的強度而^，該等帶破裂、抑或滑動且保
持完整。 此等可延伸石夕M0SFEUpn二極體僅表示可形成之許多 類型”波狀，，電子裝置中之兩種。完整電路薄片或薄石夕板亦 可被結構化為單軸或雙轴可延伸波狀幾何形狀。除了波狀 裝置之惟-機械特性以外，會在許多半導體中產生的應變 與電子特性㈣合亦提供了設計刊用應變中之機械可調 ^週期性變化以達成㈣尋常之電子回應之裝置 機會。 〜 材料及方法 111511.doc •48· 1336491 樣品製備.由Si基板（Soitec公司）上的Si〇2(145 nm、145 nm、200 nm、400 nm、400 nm或 1 μηι之厚度）上的 Si(20、 50、100、205、290或320 nm之厚度）組成之絕緣物上矽 (SOI)晶圓。在一種狀況下，吾人使用si(Shin-Etsu)上的 Si(約2·5 μηι之厚度）及Si02(約1.5 μηι之厚度）之SOI晶圓。 在所有狀況下，摻雜硼（p型）或磷（n型）之頂部Si層具有在5 至20 Qcm之間的電阻率。此等S0I晶圓之頂部以以光阻劑 (AZ 5214光阻劑，Karl Suss MJB-3接觸遮罩對準器）圖案 化且經反應性離子蝕刻（RIE)以界定Si帶（5〜50 μηι寬，15 mm長）(PlasmaTherm RIE，SF6 40sccm，50mTorr，100W)。 藉由在HF(49%)中底切蝕刻來移除該Si〇2層，該蝕刻時間 主要視Si帶之寬度而定。橫向姓刻速率通常為2至3 μηι/ηιίη。藉由將基底與固化劑以1 〇 : !之重量比例混合且 在70°C下固化>2小時或在室溫下固化>12小時來準備聚（二 甲基碎氧烧）（PDMS)彈性體（Sylgard 184, Dow Corning)之 板。 將此等PDMS平板（1至3 mm之厚度）與已蝕刻s〇l晶圓上 之Si共形接觸以產生該等波狀結構。可使用在此接觸之前 建立該PDMS之受控膨脹、繼之以在自晶圓移除後收縮的 任何方法。吾人檢查三種不同技術。在第一種技術中’在 接觸該SOI基板之後對PdmS之機械輥軋建立該等預應變。 儘官波狀結構可以此方式形成，但是其傾向於具有非均勻 的波週期及振幅。在第二種技術中，在接觸之前將該 PDMS(熱膨脹係數=3.1χ10·4 Κ·ι)加熱至30°C與180°C之間 1115Il.doc -49· 1336491 的厦度且然後在自該s〇I移除後將其冷卻，其以一高度可 重現的方式在大面積上產生具有良好均勻性之波狀Si結 構。以此方法’吾人藉由改變溫度來準確地控制PDMS中 預應變位準（圖12)。第三種方法使用在與SOI接觸之前用 機械台延伸且接著在移除之後實體地釋放之PDMS。與熱 學方法類似，此方法允許有良好均勻性及重現性，但與該 熱學方法相比更難以精細地調節預應變位準。 對於諸如pn接面二極體及電晶體之裝置，電子束蒸鍍 (Temescal BJD18〇〇)且光微影圖案化（經由蝕刻或起離）的 金屬層（Al、Cr、Au)充當觸點及閘極。將旋塗摻雜劑 (SOD)(對於p型 ’ B-75X ’ Honeywell，USA ;對於η型， Ρ509 ’ Filmtronics，USA)用於摻雜矽帶。首先將該等s〇D 材料旋塗（4000 rpm，20 s)至預圖案化s〇I晶圓上。藉由電 7衆增強化學氣相沈積（PECVD)(PlasmaTherm)製備之二氧化 矽層（300 nm)用作該S〇D之遮罩。在95〇t加熱1〇秒之後， 使用6:1之緩衝氧化物蝕刻劑（B〇E)蝕刻掉s〇i晶圓上之 SOD與遮罩層。對於電晶體裝置，熱生長（藉由爐中之高 純度氧氣流乾式氧化至25 nm與45 nm之間的厚度，11〇〇 °C，10〜20分鐘）之二氧化矽提供閘極介電質。在完成該 soi基板上的所有裝置處理步驟之後，藉由光阻（az52i4或 shipley S1818)來覆蓋具有整合之裝置結構之以帶（通常5〇 μιη寬，15 mm長）以在下層Si〇2之HF蝕刻期間保護該裝置 層。在藉由氧電浆移除該光阻層之後，將無任何預應變之 平坦PDMS(7(TC，>4小時）板用於自處於平坦幾何形狀的 11151l.doc -50- 1336491 SOI基板移除該等帶裝置。然後將部份固化的pdMS(在將 基底與固化劑混合之後在室溫下>12小時）板與該完全固化 PDMS板上的該等Si帶裝置接觸。完成該部份固化Pdms之 固化（藉由在70。(：加熱）’接著移除此板，將該等裝置自該 第一 PDMS板轉移至該新pdmS基板。與冷卻至室溫相關聯 之收縮會建立一預應變’使得移除及釋放建立波狀裝置， 同時電極被曝露以用於探測。 量測：將原子力顯微圖（AFM)(DI-3100，veec0)用以精 確地虿測該等波性質（波長、振幅）。自所獲得之影像，量 測且統計地分析沿該波狀Si之截面輪廓。使用一自製延伸 台、以及AFM及半導體參數分析器（AgUent，5155C)來量 測波狀Si/PDMS之機械及電回應。藉由J〇bin Yv〇n hr 800 光譜分析器使用來自He-Ne雷射之632·8 nm的光執行拉曼 ϊ測》沿該波狀Si以1 μιη間隔量測該拉曼光譜，其中在沿 該等結構之長度的每一位置處調整焦點以最大化訊號。所 里測光谱藉由洛仁子函數來擬合以定位尖峰波數。歸因於 太峰波數對顯微鏡之聚焦位置之輕微依賴，拉曼結果僅提 供對應力分佈的定性瞭解。 圍線長度、帶應變及矽應變之計算：該等實驗結果展 不，對於此處探究之材料及幾何形狀範圍，波狀Si的形狀 可準確地用簡單正弦函數（意即，y=Asin(kx)(k=27ia))來表 示。然後來計算該圍線長度。 使用ε =來計算波狀以之帶應變。矽應變峰值在該等 波之波峰及波谷處產生，且使用來計算，其中h為 11151 l.doc •51 · 丄:M6491
Sl厚度’且zec係波峰或波谷處之曲率半徑，其由 R, =J y ^給出，其中n係一整數且y"係y關於X的二階導 數°使2用該實際形狀之正弦函數近似，矽應變峰值 £peak _ 2π Ah s· 給出。圖12展示作為用以建立該預應變之温度 之函數的波長。如圖13展示，歸因於波振幅及波長對厚度 之線形相依性(^〜/J，λ〜幻，該應變峰值獨立於Si厚度。圖 15展示了波狀結構包含相對於該等帶之間之PDMS表面的 水平面的幾乎相等之向上及向下移位。矽帶應變等於此處 檢查之系統之所施加應變（圖16)。 一手風琴風箱模型：當在壓縮時矽可與PDMS分離時， 系統由手風琴風箱機理而非翹棱機理支配。在該風箱狀況 下’所施加之壓縮應變（eapplied)之波長為λ()(1、appned)，其 中λ為無應變組態中的波長’如方程式（2)所描述。因為石夕 ▼之圍線長度在壓縮應變之前及之後近似相同，吾人可使 用以下關係式來確定波振幅Α。 ίη° 1 +
An sin
2π X dx = i〇o(,+ 1 + A sin 2π λ〇(ΐ + ί
[X dx •applied ‘ 此方程式對於"^《丨具有漸近解A = V1 +Applied jA|-h2 在小壓縮應變下，此方程式簡化為方程式（3) ’其亦適用於 Si與PDMS之分離係不可能的情況，且該體系遵循翹棱機 理。矽應變峰值由 ^ applied 2ε, applied 7 ^pre ^applied 給出。對於中 度壓縮應變，此陳述式近似與方程式（4)相同。在施加中度 111511.doc •52· 1336491 應變的界限内，與波振幅類似，矽應變峰值對於該風箱模 型及該輕棱模型具有類似函數形式。圖丨8展示根據以上陳 述式及根據方程式（4)計算之應變峰值。 裝置特徵化：將半導體參數分析器（Agilent，5155C)及 習知探測台用於該等波狀叩接面二極體及電晶體之電學特 徵化。Pn一極體之光回應在約1 w/cm2之照度下量測，如 藉由一光學功率計（；0phir 〇ptr〇nics 公司，Laser p〇wer φ Meter ΑΝ/2)來量測。吾人使用機械台在延伸及壓縮期間及 之後來量測該等裝置。作為探究該過程之可逆性的方法， 吾人在約1 00個壓縮（至約5%應變）、延伸（至約丨5%應變）及 釋放週期之別及之後在環境光下量測三個不同ρη二極體。 圖19展不結果。圖20及21展示來自波狀電晶體之影像、示 意性說明及裝置量測結果。 實例2:用於彈性體基板上的高效能電子電路之翹棱及 波狀GaAs帶 • 製造厚度在次微米範圍内且具有良好界定的、”波狀"及/ 或勉棱4何形狀之單晶GaAs帶。位於一彈性體基板之表 面上或嵌入一彈性體基板中之所得結構展示達到>1〇%之 應變的可逆延伸性及壓縮性，比GaAs自身的可逆延伸及壓 縮應變大十倍以上。藉由在此等結構之GaAs帶上整合歐姆 及肖特基觸點，可達成高效能可延伸電子裝置（例如金屬 半導體％效應電晶體）。此類電子系統可單獨使用或與類 似設計之矽、介電質及/或金屬材料組合使用，以形成用 於要求高頻率運作以及可延伸性、極端可挽性或與具有複 111511.doc -53. 1336491 雜曲線形狀之表面相符的能力之應用的電路。 在傳統微電子學中，主要根據速度、功率效率及整合層 級來量測效能能力。而在其他更新的電子裝置形態中的進 步是由在非習知基板（例如低成本塑膠、箔紙）上達成整 合或覆蓋大面積之能力所驅動的。舉例而言，藉由等形地 包裹身體以數位地將所要組織成像之大面積成像器可達成 新形式的X射線醫療診斷。可在多種表面及表面形狀上展 開之輕重量、牆壁尺寸之顯示器或感測器提供了用於建築 設計之新技術。已探究包括小有機分子、聚合物、非晶系 夕夕日日石夕、單日日石夕奈米線及微結構帶之各種材料，以充 當可支援此等及其他應用之肖員型的薄膜電子裝置的半導體 通道。此等材料使具有跨越一廣泛範圍（意即自1〇_5至5〇〇 cm2/V.S)之遷移率及在可撓性基板上呈可機械彎曲薄膜形 態之電晶體成為可能。諸如大孔徑干涉合成孔徑雷達 (InSAR)及射頻（RF)監視系統之要求高速運作之應用要求 具有很尚遷移率的半導體，諸如GaAs，或Inp等等。單晶 複口物半導體之脆弱性產生若干必須克服之製造挑戰以便 製造具有該等半導體的高速、可撓性電晶體。吾人藉由使 用自高品質塊晶圓建立之印刷（}^8線陣列來於塑膠基板上 建構金屬半導體場效應電晶體（MESFET)而建立一實際方 法此等裝置即使在中等規模裝置（例如微米閘長度）中亦 展示良好機械可撓性及接近2 GHzifi^此實例展示基於 GaAS帶之MESFET(與線裝置相反），其經設計具有特殊幾 何形狀，不僅提供可彎曲性而且提供顯著超過該自身 111511.doc -54- 1336491 的本質屈服點（約2%)之應變水準（約1〇%)之機械可延伸 性。所得之類型的可延伸高效能電子系統可提供極高水準 的可著曲! 生及與曲線表面等形整合之能力。此系統實 例以四種重要方式擴展吾人所描述之"波狀"妙：⑴其展示 GaAs(GaAs在實際條件下是比Si更機械脆弱之材料）之可延 伸性，（ii)其引入一新"起棱，，幾何形狀，其可連同先前描述 之波狀組態或獨立於先前描述之"波狀"組態而用於實現 可延伸性，（lil)其達成一新類型可延伸裝置（意即 MESFET)，及（iv)其展示了與石夕相比可延伸於更大範圍中 且在壓縮/拉緊中具有更大對稱性的延伸。 圖22說明用於在一由聚（二甲基矽氧烷）(pDMs)製造之彈 性體基板上製造可延伸GaAs帶之步驟。該等帶由具有多個 站晶層之尚品質GaAs塊晶圓產生。該晶圓是藉由在一 (1〇〇)半絕緣 GaAs(Si-GaAS)晶圓上生長一 200 nm厚 AlAs 層’接著順序沈積一具有150 nm厚度之si-GaAs層及具有 120 nm厚度及4xl〇17 cm·3載體濃度之Si摻雜n^jGaAs層來 製備。與（〇 TT)結晶方向平行而界定之光阻線之圖案充當 磊晶層（包括GaAs及AlAs)的化學蝕刻之遮罩。使用h3p〇4 及仏〇2之含水蝕刻劑之各向異性蝕刻將此等頂部層隔離為 具有由光阻界定的長度及取向’且具有相對於晶圓表面成 銳角之側壁的個別條塊。在該各向異性蝕刻之後移除該光 阻且接著將該晶圓浸泡於HF之乙醇溶液（乙醇與49。/〇含水 HF之間體積比為2:1)可移除該A1 As層及釋放GaAs帶（n-GaAs/Sl-GaAs)。在此步驟中，使用乙醇取代水減少了歸 111511.doc -55- 1336491 因於乾燥期間之毛細管力之作用而在該等易碎帶中可發生 的破裂。與水相比乙醇之更低之表面張力亦最小化了在該 等GaAs帶之空間布局十的由乾燥引發之無序。在下一步驟 中，將具有釋放的GaAs帶之晶圓與一預延伸pDMs平板之 表面接觸’使該等帶沿延伸方向對準。在此種狀況下，凡 得瓦爾力在PDMS與GaAs之間之交互作用中占主要地位。 對於要求更強交互作用強度之狀況，㈣从之一薄層沈積 • 至^心上，且在接觸之前不久將PDMS曝露於紫外線引發 之臭氧（思即，空氣中氧氣之產物）。臭氧在pDMs之表面 上產生-S卜0H基團’其一經接觸就與Si〇2表面反應以形成 橋接石夕氧院-Si-0-Si-鍵。由於該等帶之侧面之幾何形狀， 所沈積Si〇2在每一帶的邊緣處係非連續的。對於弱及強結 合耘序兩者而言，將該PDMS自該母晶圓剝離就使所有帶 轉移至PDMS之表©。使該PDMS中預應變鬆他會導致沿該 2帶之大尺度翹棱及/或正弦波狀結構之自發形成。該等 • f之成何形狀極大地取決於施加至該印章之預應變（藉由 △ML界定）、PDMS與帶之間的交互作用、及該等帶之撓曲 剛性。對於此處研究之帶，小預應變（<2%)對於強及弱交 互作用之狀況皆產生具有相對小的波長及振幅之高度正弦 的”波"（圖22右邊框、中間框）。GaAs中此等幾何形狀與針 對Si報告之幾何形狀類似。可施加更高之預應變⑼如高達 約15%)以建立類似類型的波，其中在該等帶與該基板之間 存在強結纟。在肖交互作用強度及大預應變之狀況下形成 由具有相對大振幅及寬度之無週期"翹棱，，組成之不同類型 111511.doc -56 - 1336491 的歲何形狀（圖22右邊框、頂部框）。另外，吾人之研究結 果展不兩種類型結構（翹棱及波）可在單一帶中共存，其撓 曲剛性沿其長度變化（例如歸因於與裝置結構相關聯之厚 度變化）。 圓23展不了藉由PDMS(約5爪爪厚度）與帶之間的強結合 而形成之具有270 nm(包括„_GaAs& Si_GaAs層）厚度及1〇〇 μπι(此實例中討論的所有帶皆具有1〇〇 之寬度）寬度之波 狀以&帶的若干顯微圖。使用在GaAs上的2-nm Ti及28-nm Si〇2層，該製造遵循強結合之程序。在結合之前不久 或在結合期間藉由熱膨脹（在一烘箱中加熱至90°C )而在 PDMS中建立約丨.9%(自pDMSi熱回應計算得）的雙軸預應 變。此加熱亦加速界面矽氧烷鍵之形成。在將GaAs帶轉移 之後將该PDMS冷卻至室溫（約2rc )，從而釋放預應變。 圖23之框A、B及C分別展示用光學顯微鏡、電子掃描顯微 鏡（SEM)及原子力顯微鏡（AFM)自相同樣品收集之影像。 該等影像展示了該等GaAs帶中週期性、波狀結構之形成。 藉由自AFM影像（圖23D)估計切割線（圖23E& 23F)來定量 地分析該等波。與帶之縱向方向平行之圍線清楚地展示了 與正弦波（圖23E之虛線）的計算擬合一致的週期性、波狀 輪廓。此結果與對半無限低模數支撐物上的均勻的、薄 的、高模數層中之起始翹棱幾何形狀之非線性分析達成一 致。與此函數關聯之峰_峰振幅及波長分別被確定為2 56及 35.0 μπι。自該印章上鄰近兩個尖峰之間水平距離（意即該 波長）與該等尖峰之間實際圍線長度（意即藉由afm量測的 111511.doc -57- 1336491 表面距離）之間的比例計算之應變（吾人稱為帶應變）產生比 該PDMS中預應變更小的值（意即1.3%)。此差別可歸因於 PDMS之低剪力模數及與比PDMS基板之長度更短的GaAs 帶之長度相關之島效應。在波峰及波谷處之GaAs帶之表面 /應變（吾人稱為最大GaAs應變）由帶厚度及根據k/z/2(其中K 為曲率）的該等波之波峰或波谷的曲率半徑求得。在此估 真中’因為該PDMS可被視為模數與GaAs之模數相比較低 鲁 之半無限支撐物（GaAs之揚氏模數：85.5 GPa對PDMS之楊 氏模數：2 MPa)，所以可忽略該PDMS印章中應變對GaAs 的直接影響。對於圖23E之資料，最大GaAs應變為約 0.62°/。’其比帶應變（意即1 ·3%)小兩倍以上。此機械優勢 在GaAs帶中提供可延伸性，物理性質與波狀Si相似。 如圖23F中所示，該等帶之波峰及波谷區域分別比原始 PDMS之表面（意即無帶的區域）之輪廓水平面（綠曲線之右 邊部勿）更咼及更低。該結果暗示作為分別由波峰及波谷 • 中的以^帶施加至PDMS之向上及向下力之結果，^^下 的PDMS採取一波狀輪廓。靠近該等波之波峰的pDMS之準 確幾何形狀難以直接估計。吾人懷疑除了向上變形外亦存 ‘ 在由柏松效應引起之橫向頸縮。可藉由將應變施加至 e PD]V1S來延伸及壓縮（所謂的所施加應變分別對延伸表示為 正而對壓縮表示為負）該PDMS印製m皮狀帶。圖23A 及23B之插圖展*當施力σ 一相對小延伸應變（意即約i 5〇/〇) 時變形為其原始扁平幾何形狀之帶的影像。進-步的延伸 將更^張力應變轉移至該扁平GaAs；^，從而當此過量應變 1115ll.doc •58- 1336491 達到GaAs之失效應變時導致帶之破損。施加至基板之壓縮 應變減少該等波狀帶之波長且增加該等波狀帶之振幅。當 波峰（及波谷）處之彎曲應變超過該失效應變時就產生壓縮 失效。此隨著應變之波長變化與先前矽中的觀察結果一致 且與由理想模型推導出的波長不變性之預測不同。 可藉由經由使用一機械台（與熱膨脹相反）而增加施加至 PDMS的預應變來改良波狀GaAs帶之可延伸性。舉例而 言，將具有Si〇2層之GaAs帶轉移至—具有78%預應變之 PDMS印章的表面上可產生GaAs中無任何可觀測破裂之波 狀帶（圖24A)。此種狀況下，波峰處的彎曲應變估算為約 1.2%，其比GaAs之失效應變（意即約2%)更低。與該低預 應變狀況類似，當延伸及壓縮該系統時該等波狀帶類似於 一手風琴般運作：波長及振幅變化以適應所施加應變。如 圖24A所示，該等波長隨著拉伸應變而增加，直至該等帶 變為扁平，且隨著壓縮應變減小，直至該等帶破裂。此等 變形為完全可逆的，且不包含PDms上的GaAs之任何可量 測的滑動。與在具有弱結合及低得多的預應變之Si帶中所 觀測到之略微不對稱性質相比，波長在壓縮及拉伸中隨著 所施加應變而線性地變化（見圖24B中黑色線及符號）。 在實際應用中，以一保持該等GaAs帶及裝置之可延伸性 之方式將其囊封可為有用的。作為一種可能性之簡單展 示’吾人在諸如圖24A中所示者的樣品上澆鑄且固化PDMS 預聚合物以將該等帶嵌入PDMS。經嵌入系統展示與未嵌 入之系統類似之機械性質，意即延伸該系統時增加波長而 IM51I.doc •59- 1336491 壓縮該系統時減少波長（圖24B中紅色線及符號）。歸因於 固化第二PDMS層之收縮產生中等量的額外應變（約1%)。 此應變導致該等波狀帶之波長中的略微減少，進而略微擴 展了可延伸性之範圍。圖24B展示該差別。總的來說，以 約7.8°/〇之預應變產生之系統可延伸或壓縮至高達約丨〇%的 應變而不在GaAs中引致任何可觀測之破損。 PDMS基板上的波狀GaAs帶可用以製造高效能電子裝 籲 置，諸如MESFET，該等電子裝置之電極是經由在轉移至 PDMS之前在晶圓上的金屬化及加工而形成。此等金屬層 以一空間相依之方式改變該等帶之撓曲剛性。圖25A展示 在轉移至一具有約丨.9%之預應變之PDMS*板之後與歐姆 條（源極及及極）及肖特基觸點（閘極）整合的〇aAs帶。該等 歐姆觸點由包括AuGe(70 nm)/Ni(10 nm)/Au(70 nm)之金屬 堆疊組成，該等金屬堆疊係經由微影界定之遮罩以及在一 具有流動的N2之石英管中在高溫（意即45〇〇c持續i mi…下 # 將晶圓之順序退火而形成於初始晶圓上。此等歐姆區段具 有500 μιη之長度。兩個相鄰歐姆觸點之間之距離為5⑼ μπι(意即通道長度）。具有24〇 μιη之長度（意即閘極長度）之 肖特基觸點係藉由根據光微影設計之遮罩經由電子束蒸鍍 直接沈積75-nm Cr層及75-nm Au層來產生。該等電極具有 等於該等GaAs帶之寬度，意即1〇〇其相對大尺寸便 利了探測。可顯著減小電極及半導體通道之尺寸以達成增 強之裝置效能。如圖25A中所示，此等可延伸 mesfet僅在無電極之區域中展示短程週期波。在較厚區 MI511.doc 1336491 域中不存在波是由主要歸因於與該等金屬相關聯之額外厚 度的該等區域的增強的撓曲剛性所引起的。可藉由使用大 於約3%之預應變而在更厚區域中起始週期波。然而，在 此等狀況下，歸因於關鍵瑕疵及/或在該等金屬電極之邊 緣附近的高應變峰值，該等帶傾向於在該等金屬電極的邊 緣處破裂。此失效模式限制了可延伸性。 為克服此侷限性，吾人藉由消除矽氧烷鍵結來減小 MESFET與PDMS之間之交互作用的強度。對於此等實例， 歸因於該等帶自PDMS表面之實體脫離，>3%之預應變就 產生具有相對大寬度及振幅之大的、無週期翹棱。圖25B 呈現此類型系統（如以約7%之預應變製備），其中該等大的 翹棱形成於該等裝置的較薄之區域中。如該等垂直線所指 示，該脫離似乎略微擴展至具有歐姆條之較厚區域。沿帶 之對比度變化係歸因於反射及與通過該曲線GaAs區段之光 相關的折射。該SEM影像（圖25C)清楚地展示弧形翹棱及 扁平、未受力PDMS之形成。此等翹棱顯示尾部延伸至具 有歐姆觸點之側邊的非對稱輪廓（如由紅色曲線指示）。此 不對稱可歸因於個別電晶體之歐姆條及肖特基觸點之不等 長度（500 μηι對240 μιη)。藉由約6%與約7%之間之所施加 延伸應變，此類翹棱MESFET可延伸至其原始扁平狀態（圖 25D)。然而，由於弱結合，壓縮圖25Β中所示之系統導致 帶自PDMS表面之連續脫離而形成更大的翹棱。根據先前 %述之程序將此等裝置嵌入PDMS中消除了此類非受控之 性質。圖25B展示此系統，其中液態PdmS前驅物填充該等 111511.doc -61 - 丄336491 1之下之間隙。完全包圍之PDMS限定了該等帶且防止 其滑動及脫離。嵌入裝置能可逆地延伸及壓縮至高達約 6%之應變而不損壞該等帶。值得注意的是，#將嵌入系 統壓縮_5.83%(圖25E之頂部框）時，在具有金屬冑極之區域 p成週期性的小的波狀以及在勉棱區域中形成新的波 2。此等新的小波狀之形成（與該等大翹棱組合）增強了可 壓縮性。延伸該系統迫使該等趣棱區域以一使得此等輕棱 _ 可變平之方式來壓縮及延伸該PDMS，進而伸長了該等帶 =伸出長度（圖25E之底部框）。此等結果表明具有大翹棱 (幾何形狀與波狀截然不同）之嵌入裝置代表了一可與波狀 方法組合使用或獨立於該波狀方法使用的用以達成可延伸 性及可壓縮性之有希望的方法。
翹棱裝置之效能可藉由直接探測自源極至汲極之電流來 "平估。圖26 A展示在一晶圓上製造，使用一扁平pDMS印章 揀取且轉移印刷至一具有4.7<3/。之預應變之PDMS基板上的 • 以心帶裝置。在此組態中，金屬電極曝露至空氣以用於電 探測。在將預延伸之PDMS鬆弛至3.4%之應變之後，週期 佳的小波狀形成於MESFET之薄區域中（圖26A :自頂部第 一個框）。當將該預延伸PDMS印章完全鬆弛時，在純GaAs 之每一區段中的小波狀合併為個別的大翹棱（圖26A :自頂 第二個框）。藉由施加4.7%的延伸應變，該等翹棱裝置 可延伸至其扁平狀態（圖26A :底部框）。具有〇 〇%(圖 26A :自頂部第三個框）及4 7%(圖26A :底部框）之所施加 應變之相同裝置的IV曲線分別以紅色及黑色繪製於圖26B 111511.doc •62- 1336491 中°亥等結果指示PDMS基板上翹棱MESFET之自源極至汲 極之電流可以施加至閘極之電壓來良好地調節，且所施加 延伸應變對裝置效能僅產生微小影響。 概括而s，此實例揭示了一用以在pDMS彈性體基板上 形成翹棱及"波狀"GaAs帶及形成嵌入pDMS彈性體基板 中之Μ "及，，波狀"GaAs帶之方法。此等帶之幾何組態視 製造中所使用之預應變位準、PDMS與帶之間交互作用強 度及所使用材料的厚度及類型而定。歸因於翹棱及波狀 帶之幾何形狀的以一能適應所施加應變而不將彼等應變轉 移至材料自身的方式來進行調節之能力，GaAs多層堆疊及 凡全形成之MESFET裝置之翹棱及波狀帶展示了較高水準 的可壓縮性/可延伸性。在一類似GaAs之本質脆弱之材料 中成功實現尚水準的機械可延伸性（且作為結果，諸如極 鈿可.4曲性的其他具有吸引力之機械特性）提供了可適用 於寬廣範圍的其他材料類型的類似策略。 熱誘發之預應變係歸因於PDMS印章之熱膨脹，其具有 aL =3.1x10哗/叫/°C的本體線性熱膨脹係數。另一方 面，GaAs之熱膨脹係數僅為5·73χ1〇-6μιη/μηιΓ(：。因此， 對於在90 C製備且冷卻至27°C之樣品，PDMS上的預應變 (相對 GaAs 帶）根據ιχι〇-4_5.73χΐ〇·6)χ(9〇_ 27)=1.9%來測定。 方法：自IQE公司（伯利恆’ PA)購買具有用戶設計之磊 晶層之GaAs晶圓。微影製程使用Az光阻劑（即AZ 5214及 AZ nLOF 2020勿別用於正及負成像）。在以冰水浴冷卻之 I11511.doc -63 - 1336491 敍刻劑（4 mL H3P〇4(85重量％)、52祉Η!%⑽重量％)， 及48 mL去離子水)中各向異性地蝕刻具有光阻遮罩圖案之 GaAs晶圓。用乙醇的稀HF溶液〆駚接丄， 奋我（體積比l:2)(Fisher® Chemicals)將AlAs層溶解。將在母體a 丁甘可體日日圓上具有釋放的帶 之樣品在一通風櫥中乾燥。將經乾燥 之樣品置於電子束蒸 鍍器（Temescal FC-1800)之腔室中 ’且鍍覆2-nmTi及28-nm
Si〇2之順序的層。在A1As層之移除之前藉由電子束墓鍍而 沈積用於刪FET裝置之金屬。藉由將低模數扣廳之混合 物（A:B吐·10, Sylgard 184’ D〇w以⑺㈣）倒至以（三癸氟 ^ ，’2,2四氫辛基）_ 1 _二氯矽烷之單層預改質的一片矽晶 圓上，接著在65。(：下烘培4小時來製備具有約5麵厚度之 PDMS印製器。為了產生強結合，將該等印章曝露至^光 5分鐘。在該轉移過程中，經由熱膨脹（在洪箱中）及/或機 械力來n亥等印早。然後將具有釋放的帶之晶圓層壓至 經延:之PDMS印章的表面上，且使其在高溫（視所需預應 變而保持接觸5分鐘。將母體晶圓自該等印章剝離且將 所有讀移至印章。經由冷卻至室溫及/或移除該等機械 力而將施加至印章之預應變釋放，從而導致沿該等帶之波 狀輪廓的形成。在該等機械評估中，使用—特殊設計之台 來延伸以及壓縮具有"波狀'，及"輕棱"GaAs帶之PDMS印 章。 實例3 :二維可延伸半導體 本發明提供能在多個方向（包括彼此正交定向之方向）上 I伸、壓縮及/或撓曲的可延伸半導體及可延伸電子裝 1Π51 l.doc -64 - 1336491 置。本發明之此態樣之可延伸半導體及可延伸電子裝置當 在多個彳向上延伸及/或壓缩時展丨良好的機械及電子性 質及/或裝置效能。 圖27A-C提供本發明之展示二維可延伸性之可延伸矽半 導體在不同放大程度的料。圖27A_B中展示之可延伸半 導體係藉由透過熱膨脹而預應變一彈性基板來製備。 圖28A-C提供本發明之展示二維可延伸性之可延伸半導 體的二個不同結構構形之影像。如圖所示，圖28八中的半 導體結構展示一邊緣線波狀構形，圖28B中的半導體結構 展示一人字形波狀構形，且圖28C中的半導體結構展示一 隨機波狀構形。 圖29A-D提供透過熱膨脹而預應變一彈性基板來製造之 本發明之可延伸半導體的影像。 圖30展示透過熱膨脹而預應變一彈性基板來製備之展示 二維可延伸性之可延伸半導體的光學影像。圖3〇展示對應 於多種延伸及壓縮條件之影像。 圖31A展示透過熱膨脹而預應變一彈性基板來製造之展 示二維可延伸性之可延伸半導體的一光學影像。圖31B及 3 1C提供關於圖3 1A中展示之可延伸半導體之機械性質的 實驗結果。 文獻 1. S. R. Forrest, Nature 428, 911 (2004). 2·對於近來進步及回顧，見/五五五93，& 7及8 (2005). 111511.doc 65- 1336491 3. J.A. Rogers^· A 5 Proc. Nat. Acad. Sci. USA 98, 4835 (2001). 4. H.O. Jacobs, A.R. Tao, A. Schwartz, D.H. Gracias, G.M. Whitesides, Science 296, 323 (2002). 5. H.E.A. Huitema等人，iVaiwre 414，599 (2001). 6. C.D. Sheraw^ A * Appl. Phys. Lett. 80, 1088 (2002) 7. Y. Chenf A * Nature 423, 136 (2003).
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分不一致部分外皆被以引用之方式併入本文卜 本文之任何附錄以引用之方式併人本文作為本說明書及 /或圖式之部分。 在本文中使用術語”包含（c〇mprise)"、"包含了 (^咖㈣”、，|所包含—P心d)"、”正包含—pfising)" 處，應將這些表達理解為規定所說明特徵、整數、步驟， 不排除一或多個其他特徵、整數、步 驟組件’或其群組之存在或添加。在術語 含⑴(―， 類似之術3吾，例如"由組成"或"實質上 I11511.doc -73- 1336491 ，由…組成"來替代時，亦希望涵蓋本發明之單獨實施例， 從而描述不一定同延的另外的實施例。 已參考各種特定及較佳實施例及技術描述本發明。然 而應瞭解到可進行各種變化及修改而同時保持在本發明 ，精神及料内。對於—般熟習此項技術者顯而易見的 是’不同於本文令特定描述者之組合物、方法、裝置、裝 置元件、材料、程序及技術可應用於如本文廣泛揭示之本、 發明之實踐而無須訴諸於不適當的實驗。本文所描述之植 合物、方法、裝置、裝置元件、材料、程序及技術之所有 此項技術中已知之功能等效物皆希望包含於本發明中。益 論何時揭示一範圍，皆希望包含所有子範圍及個別值，就 像其被獨立提出一樣。本發明並非由所揭示之實施例（包 括在圖式中展示或在本說明書中例示者）來限制，該 :例以實例或說明之方式給出(不具限制性本發明之範 可應僅由申晴專利範圍來限制。 【圖式簡單說明】 結構之原子力 圖1提供-展示本發明之_可延伸半導體 顯微圖。 圖2展示一原子力顯微圖’其提供具有曲線内表面之半 導體結構之展開視圖。 圖3展示本發明之可 顯 微圖 T千泽體結構之陣列的原子力 圖4展不本發明之可延 _ β 牛導體·，去構之光學顯微圖。 圖5展示本發明之且有一 +導體結構之可延伸半導體結 111511.doc -74- 構的原子力顯微圖， 之可撓性基板結合， 面上。 °亥半導體結構與一具有三維起伏圖案 該二維起伏圖案位於該基板之支撐表 =展^說㈣造本發明之可延伸半導體元件之例示 性方法的流程圖。 圖7展示具有由 撓性橡膠基板支撐之波形曲線内表 縱向對準的可延伸半導體結構之陣列的圖像。 圖8展示本發明之一可延伸半導體結構之截面影像，其 該可印刷半導體結構776由可撓性基板777來支標。如圖 =所不可印刷半導體結構776具有内表面，該等内表面具 有呈一週期波之輪廓形狀。 圖9 A展不-說明製造可延伸薄膜電晶體之陣列的例示性 方法之流程圖。圖⑽示處於鬆他及延伸組態中之可延伸 薄膜電晶體之陣列的光學顯微圖。 -圖10:在彈性體基板上建構可延伸單晶石夕裝置之製程之 示意性說明。第-步（頂部框）涉及單晶發薄（厚度在20與 320 nm之間）元件或完整的積體裝置（意即電晶體、二極體 其藉由習知微影處理過程繼之以對絕緣物 上石夕（SOI)晶圓的頂㈣及叫層之㈣來完成。在此等程 序之後，帶結構由下層的晶圓支撐但不與其結合（頂部 框）。使一預應變彈性體基板（聚（二曱基矽氧院）pDMs，藉 由dL延伸)與該等帶之引線接觸以導致此等材料之間的結 合（中部框）。剝離該PDMS，使該等帶結合於其表面上， 且接著釋放該預應變使得該？1)]^8鬆弛回到其不受約束之 111511.doc -75- 1336491 狀態（無應力長度L)。該鬆弛導致在該等帶中自發性形成 文到良好控制、極有週期性 '可延伸之"波形„結構（底部 框）。 圖11 . (A)在PDMS上波狀單晶矽帶（寬度 =20 μιη ;間距 =20 μιη ;厚度=100 nm)之一大規模對準陣列的光學影像。 (B)自（A)中展示之陣列中取得的四個波狀矽帶之有角度掃 描電子顯微圖。該等波結構之波長及振幅在該陣列中極為 一致。（C)作為沿卩〇]^8上一波狀“帶之位置的函數的表面 咼度（頂部框）及Si拉曼峰之波數（底部框），分別藉由原子 力及拉曼顯微法量測。該等線表示資料之正弦擬合。（D) 作為矽之厚度的函數的波狀矽帶之振幅（頂部框）及波長（底 部框）’皆針對PDMS中給定位準之預應變。該等線對應於 計算，無任何擬合參數。 圖12 :作為溫度之函數的翹棱波長。波長隨溫度增加之 略微降低歸因於pDMS的熱收縮，其導致在愈高溫度下製 備之樣品的波長愈短。 圖13 ·作為矽厚度之函數的矽應變峰值，針對約〇9%之 預應變值。紅色符號對應於使用波長及振幅計算得的彎曲 應變，該等波長及振幅是基於描述該翹棱過程之方程式而 擷取的。黑色符號對應於類似的計算，但使用了藉由afm 量測之波長及振幅。 圖14 . (A)PDMS基板上波狀單晶矽帶（寬度=2〇 ;厚 度=1〇〇 nm)之原子力顯微圖（AFM;左邊框）及起伏輪廓（右 邊框，該等線係實驗資料之正弦擬合）。頂部、中部，及 111511.doc •76· 1336491 底部部分分別對應於當PDMS沿帶長度受到-7%(壓縮）、 〇°/〇(未受力）及4.7%(延伸）的應變時之組態^ (B)作為施加至 PDMS基板之應變（頂部框）的函數的波狀矽帶之平均振幅 (黑色）及波長變化（紅色）。為了波長量測，將不同的基板 用於拉緊（圓周）及壓縮（方塊）。矽應變峰值為所施加應變 (底部框）之函數。此等圖中之線表示計算，無任何自由擬 合參數。 圖15 : PDMS上波狀矽帶之AFM俯視影像，及在相對於 該等帶之長維的一角度處估算出之切割線。 圖1 6 :作為所施加應變之函數的矽帶應變。紅色符號對 應於使用波長及振幅藉由輪廓長度之數值積分而計算之麻 變’該等波長及振幅是使用描述該翹棱過程的方程式操 取。黑色符號對應於沿波狀Si帶在AFM表面輪廓中自表面 與水平距離之比例量測得的應變。 圖17 : (A)處於所施加的-11%(頂部）、〇%(中部）及 11 %(底部）應變下之PDMS基板上的可延伸單晶矽pn二極體 的光學影像。銘區域對應於薄（20 nm)Al電極；粉色及綠巴 域對應於石夕之η(硼）及p(磷）捧雜區域。（B)作為可延伸梦叩 二極體之偏壓的函數的電流密度，在各種所施加應變位準 下量測。標有"亮"及"暗”之曲線分別對應於曝露於環境光 或遮蔽於環境光之裝置。實線展示模型化結果。（c)在所 施加的-9.9%、0%及9_9°/。應變下量測之可延伸肖特基障壁 矽MOSFET之電流-電壓特性（閘極電壓以1 v步長自〇 乂變 化至-5 V)。 111511.doc -77- 1J36491 圖18 .作為所施加應變之函數的矽應變峰值。藍色線基 於一手風琴風箱（accordi〇n bell〇ws)模型且黑色線係小 應變之一近似，其亦與翹棱機構一致。 圓19··波狀pn二極體之電學量測值，在三個不同裝置 (1 #2及#3)之壓縮（約5%所施加應變）、延伸（約15。/。所施
加應變）及釋放之約100個週期之前（週期之前）及之後（週期 之後)在—個不同裝置中估算得出。肖資料指示裝置性質 無系統變化。所觀制的變化之位準與反諸測不改變所 施加應變的單—裝置所得的變化位準相當，且可能歸因於 探針觸點之輕微不同。 圖20 :處於未受力狀態（中部）及壓縮（頂部）及拉緊（底部） 狀態時之波狀W縣障壁M〇SFET的A學影像（頂部 框）。該裝置之示意性說明（底部框）。 圖21 ·處於不同所施加應變下時"波狀”石夕肖特基障壁 MOSFET中量測得之轉移曲線。 圖22:用於在PDMS基板上產生”想棱，，及"波狀”以㈣ 之步驟之示意性說明。左邊底部框展示用以促進盘該 醜S之強結合的在該等帶之表面上的薄_之沈積。此 結合導致在右邊中部框中展示之波狀幾何形狀之形成。弱 的凡仵瓦爾力結合（及中等至高位準預應變）導致如右上部 框中所展示之翹棱幾何形狀。 圖23:以經由熱膨脹產生之約19%之預應變形成之在 PDMS基板上的波狀Ga_的影像。相同樣品之光學⑷、 M(B)—維AFM(C)及俯視圖八⑽⑼影像。該§腿影像 H1511.doc -78· 1336491 係藉由在樣品表面與偵測方向之間將該樣品台傾斜45°角 來獲取。（該等帶上的點可為該等犧牲AlAs層之殘餘物。） 分別沿（D)中所示藍色及綠色線繪製之表面高度分佈（E、 F)。 圖24 : (A)在不同所施加應變下採集的、以7.8%預應變 形成、與該PDMS強結合之波狀GaAs帶之光學顯微圖。左 邊及右邊的藍色條加亮顯示了該結構中之某些峰值；此等 條之間距離之變化指示波長對所施加應變之相依性。（B) 作為（A)中所示波狀GaAs帶之所施加應變之函數的波長變 化，以黑色繪製；在嵌入PDMS之後之樣品（A)的系統之類 似資料，以紅色繪製。 圖25 :與歐姆（源極及汲極）及肖特基（閘極）觸點整合以 形成完整MESFET之GaAs帶之影像。（A)使用1.9%之預應 變及與該PDMS之強結合而形成之波狀帶之光學顯微圖， 其展示僅在無電極的區域（灰色）中週期波之形成。以約7% 之預應變及與該PDMS之弱結合形成之翹棱帶的（B)光學影 像及（C)SEM影像。（D)，在（B)中所示之兩個翹棱裝置在其 被延伸至平坦之後的光學影像。（E)，在（B)中所示之具有 不同外部施加應變（意即自頂部至底部，5.83%之壓縮應 變、無施加應變，及5.83%之延伸應變）的個別帶裝置在其 被嵌入PDMS之後的一組光學影像。 圖26 : (A)，在PDMS基板中建構之一 PDMS印章上具有 不同應變之GaAs帶MESFET的光學影像。在該等裝置被轉 移至該PDMS印章之表面上之前施加至該PDMS印章的預應 111511.doc -79- 1336491 變為4.7% ° (B)在該系統被施加4.7%之延伸應變之前及之 後中所示的裝置之I-V曲線之比較。 圖27A-C提供展示二維可延伸性之本發明之可延伸半導 體在不同放大程度的影像。 圖28A-C提供展示二維可延伸性之本發明之可延伸半導 體的三個不同結構構形之影像。 圖29A-D提供藉由通過熱膨脹預應變該彈性基板而製備 之本發明之可延伸半導體的影像。 圖30展示在變化之延伸及壓縮狀態下展示二維可延伸性 之可延伸半導體的光學影像。 圖3 1A展示藉由熱膨脹來預應變彈性基板而製造之展示 二維可延伸性之可延伸半導體的光學影像。 圖31B及31C提供關於圖31A中展示之可延伸半導體之機 械性質的實驗結果。 【主要元件符號說明】 700 半導體元件 705 可撓性基板 710 支撐表面 715 彎曲半導體結構 720 曲線内表面 730 變形轴 750 凹入區域 760 起伏特徵 776 可印刷半導體結構 777 可撓性基板 111511.doc 80 -

Claims (1)

1336491 曰修正本 第095121212號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年8月） 十、申請專利範圍： 種可延伸半導體元件，其包含 一具有一支撐表面之預應變彈性基板；及 一被提供於一曲線構形中之單晶半導體結構，該曲線 構形係具有一含有至少一個凹入區域及至少一個凸起區 域之曲線内表面，其中該曲線内表面之至少—部分纟士人 至δ玄預應變彈性基板的該支撑表面，該半導體结構係包 括一處於應變下的彎曲結構。 2. 如請求項1之可延伸半導體元件’其中該彎曲半導體結 構處於選自約1%至約30%之範圍的應變下。 3. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該曲線内表面具 有一包含一週期波或一無週期波之輪廓形狀。 4. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該彎曲半導體結 構具有一正弦波構形，該正弦波構形具有一選自約以致 米至100微米之範圍的週期及一選自約5〇奈米至約5微米 之範圍之振幅。 5. 如請求項1之可延伸半導體元件’其中該彎曲半導體結 構具有一包含沿該結構之該長度擴展的複數個翹棱之構 形。 6. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該彎曲半導體結 構具有一在一維中或二維中空間變化之構形，其中該内 表面具有一在一維中或二維中空間變化的輪廓形狀。 7. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該彎曲半導體結 構具有一選自約50奈米至約50微米之範圍的厚度。 lJ151U990809.doc 1336491 8. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該曲線内表面連 續地在沿該曲線内表面之大體上所有點處結合至該支撑 表面或其中該曲線内表面非連續地在沿該曲線内表面之 所選擇點處結合至該支撐表面。 9. 如請求項1之可延伸半導體元件，其中該半導體結構包 含一可印刷半導體元件。 10·如請求項1之可延伸半導體元件，其進一步包含一與該 具有一曲線内表面之半導體結構接觸的囊封層。
H·如請求項！之可延伸半導體元件，其中該半導體結構經 由一定位於該半導體結構與該預應變彈性基板之間的黏 接層、塗層或薄膜而與該預應變彈性基板結合。 12. —種用於製造一可延伸半導體元件之方法，該方法包含 以下步驟： 提供一具有一内表面之可轉移單晶半導體結構； 提供一處於一膨脹狀態之預應變彈性基板，其中該彈 性基板具有一外表面；及
將該可轉移單晶半導體結構印刷至該處於—膨脹狀態 的預應變彈性基板之該外表面，藉以將該可轉移單晶半 導體結構之該内表面與該處於該膨脹狀態的預應變彈性 基板之該外表面結合；及 允許該預應變彈性基板至少部分鬆弛至一鬆弛狀態， 其中該預應變彈性基板之鬆弛使該半導體結 而產生該可延伸半導體元件。 構考曲進 13.如请求項12用於製造一可延伸半導體元件之方法，其中 111511-990809.doc 1336491 該可轉移半導體元件係一可印刷半導體元件。 14.如請求項12用於製造一可延伸半導體元件之方法，其中 沿一第一軸或沿一與該第一軸正交定位之第二軸使該預 應變彈性基板膨脹。
15.如請求項12用於製造一可延伸半導體元件之方法，其中 藉由引入一約1 %至約3 〇%之應變來預應變該彈性基板。 16·如請求項12用於製造一可延伸半導體元件之方法，其中 藉由彎曲、捲曲、撓曲、提高該溫度或膨脹該彈性基板 來形成處於一膨脹狀態之該預應變彈性基板。 17. 如請求項I2用於製造一可延伸半導體元件之方法，其中 該可轉移半導體結構之該内表面與該預應變彈性基板之 該外表面之間的結合係藉由該半導體結構與該彈性基板 之間的一黏接性薄膜來提供。 18. 如請求項12用於製造一可延伸半導體元件之方法其進 一步包含以一囊封層囊封該可延伸半導體元件之步驟。 19. 一種可延伸電子電路，其包含： 一具有一支撐表面之預應變彈性基板；及 一包括複數個積體裝置組件之電子電路；該電子電路 係被提供於一曲線構形中，該曲線構形係具有—含有至 少-個凹入區域及至少一個凸起區域之曲線内表面，其 中該曲線内表面之至少—部分與該預應變彈性基板” 支樓表面結合’該複數個積體裝置組件係包括-處於^ 變下的彎曲結構，其#該複數個積體裝置組件係、包含Γ 被提供於該彎曲結構巾的單晶半導體結構。 111511-990809.doc 1336491 20.如請求項19之可延伸電子電 丹τ δ亥電子電路係一可 印刷電子電路。 2!•如請求項19之可延伸電子電路，其中該複數個積體裝置 組件係選自由以下各物組成之群：_半導體元件；一介 電元件；一電極；一導電元件； 久得雜半導體元件。 22. 如請求項19之可延伸雷+雷攸 , ^子電路’其中該彎曲結構處於選 自約1 %至約30%之範圍的應變下。 23. 如請求項19之可延伸電子電路，其中該曲線内表面具有 -以-週期波或-無週期波為特徵之輪廓形狀。 24. 如請求項19之可延伸雷子雷敗，甘上 甲电于電路，其中該彎曲結構且有一 正弦波構形，該正弦波構形具有一選自約丄微来至ι〇〇微 米之範圍的週期及-選自約5G奈米至約5微米之範圍之 振幅。 25. 26. 如請求項19之可延伸電子電路，其中該彎曲結構且有一 在-維中或二維中空間變化之構形，其中該内表面具有 在一維中或一維中空間變化的輪廓形狀。 如請求項19之可延伸電子電路，丨中該電子電路具有 選自約50奈米至約50微米之範圍的厚度。 27. :請求項19之可延伸電子電路，其中該電子電路經由一 定位於該電子電路與該預應變彈性基板之間的黏接層、 塗層或薄膜而與該預應變彈性基板結合。 28. 如請求項19之可延伸電子電路，其進一步包含—與該具 有一曲線内表面之電子電路接觸的囊封層。 29. -種用於製造一可延伸電子電路之方法，該方法包含以 111511-990809.doc 1336491 下步驟： ^fcL . _ -目- /、八有一内表面之可轉移電子電路，其中該可轉 移電子电路包括複數個積體裝置組件，該複數個積體裝 置組件係包含-單晶半導體結構； 提供一處於一膨脹狀態之預應變彈性基板，其中該彈 性基板具有一外表面；及 將°玄可轉移電子電路列印至該處於一膨脹狀態的預應 又彈性基板之該外表面，藉以將該可轉移電子電路之該 表面與該處於該膨脹狀態的預應變彈性基板之該外表面 結合；及 允許該預應變彈性基板至少部分鬆弛至一鬆弛狀態， 其中該預應變彈性基板之鬆弛使該可轉移電子電路彎 曲’進而產生該可延伸電子電路。 30.如請求項29用於製造一可延伸電子電路之方法，其中該 可轉移電子電路係一可印刷電子電路。 31_如請求項29用於製造一可延伸電子電路之方法，其中沿 一第一軸或沿第一及第二軸使該預應變彈性基板膨脹。 32. 如請求項29用於製造一可延伸電子電路之方法，其中藉 由引入一約1¾至約30%之應變來預應變該彈性基板。曰 33. 如請求項29用於製造一可延伸電子電路之方法，其中藉 由彎曲、捲曲、撓曲、膨脹該彈性基板或升高該彈性: 板的溫度來形成處於一膨脹狀態之該預應變彈性基板。 34. 如請求項29用於製造一可延伸電子電路 土 法，其進一 步包含以一囊封層囊封該可延伸電子電路之步驟 111511-990809.doc 1336働丨 21212號專利申請案 ，屮式替換本<¥车1 1 Η ) 十一、圖式： «
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1336491 1.提供一處於一膨脹狀態之預應變彈性基板（例如輥 壓或彎曲） 將一可印刷半導體結構之至少一部分結合至處於一膨脹 狀態之預應變彈性基板之外表面 3.允許該彈性棊板至少部分鬆弛，其中該彈性基板之 ;鬆弛使該可印刷半導體結構之内表面彎曲 可選 4.將具有曲線内表面之可印刷半導體轉移至一可撓 性接收基板 圖6 ni511-fig.doc
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