集成電路以及用于生產集成電路的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本公開內容總體上設及集成電路和用于生產集成電路的系統和方法。具體而言， 本公開內容設及=維集成電路和用于生產=維集成電路的系統和方法。
【背景技術】
[0002] =維集成電路（"3D1C")是被賦予高度預期的新興技術，并且被視為有可能相對 于傳統二維集成電路而提供眾多優點。例如，3D1C可W允許在與二維電路相同或更小的面 積中生產更大數量的部件（例如，晶體管）。3D1C還可W允許進行異質集成，其中利用不 同工藝或甚至在不同晶片開口通道上制造不同電路層，W實現更高等級的電路定制。在3D 1C中還可能實現部件之間的較短互連，該可能減小功耗。
[0003] 已經知道幾種用于制造3D1C的方法，包括單片制造、晶片上晶片制造、晶片上管 巧制造、W及管巧上管巧制造。3D1C的單片制造通常包含提供電路和/或電子部件的第 一層、在第一層上沉積諸如娃的無機材料、W及通過處理沉積的半導體材料來在第一層和/ 或電子部件上形成電路/部件的第二層。相比之下，晶片上晶片方法通過在兩個單獨的無 機（例如，娃）半導體晶片上構建電子部件來形成3D1C，所述半導體晶片隨后被對準、接合 并被切成小塊W形成3D1C。管巧上晶片和管巧上管巧類似于晶片上晶片方法，只是在接 合之前將晶片中的一個或兩個切成小塊。例如，在管巧上晶片方法中，可W將晶片的其中之 一切成單個管巧，它們可W被分別對準并接合到完整晶片的管巧部位上。在管巧上管巧方 法中，可W將兩個晶片都切成單個管巧，然后可W將它們對準并接合。在該些方法的任一種 中，都可W在接合之前或之后對晶片和/或管巧進行減薄。
[0004] 盡管用于制造3D1C的現有工藝是有用的，但是它們可能呈現各種挑戰。例如，在 單片制造期間所生產的沉積的無機材料的質量可能低于晶片形式中提供的半導體材料的 質量，該可能導致性能降低。晶片上晶片、管巧上晶片和管巧上管巧方法可W通過在個體無 機半導體晶片（例如，娃晶片）中形成電子部件來解決該個問題。然而，那些工藝可能需要 成本高昂且耗時很久的對準、接合和（任選的）減薄操作。可W用于利用晶片上晶片、管巧 上晶片和管巧上管巧方法形成3D1C的層的數量可能也受到限制。可能需要在半導體制造 設施中執行該種工藝，W生產可行的3D1C。
[0005] 因此，用于生產3D1C的已知工藝可能需要長的設計周期、生產昂貴的光刻掩模、 長的等待時間和/或鑄造運轉的高昂費用。因此在要生產較少的3D1C副本時，該種工藝在 經濟上可能是不合需要的，因為在電路開發的設計、原型和測試階段期間可能是該種情況。
【附圖說明】
[0006] 在繼續到W下【具體實施方式】時并且在參考附圖之后，所要求保護的主題內容的實 施例的特征和優點將變得顯而易見，在附圖中，相似的附圖標記表示相似的部分，并且在附 圖中：
[0007] 圖1A和1B描繪了用于制造與本公開內容一致的S維集成電路的示例性S維印刷 裝置；
[000引圖2是制造與本公開內容一致的S維集成電路的示例性方法的流程圖。
[0009] 圖3A和3BW模型形式并且在處理之后描繪了與本公開內容一致的薄膜場效應晶 體管的示例性截面模型；
[0010] 圖4A-4E示出了用于形成示例性薄膜場效應晶體管的各種材料的選擇性沉積；
[0011] 圖5描繪了與本公開內容一致的包括S個示例性薄膜FET的垂直集成電路的示例 性截面模型；
[0012] 圖6描繪了根據本公開內容的具有橫向接觸部的薄膜雙極結型晶體管的示例性 截面模型；
[0013] 圖7描繪了根據本公開內容的具有垂直接觸部的薄膜雙極結型晶體管的示例性 截面模型；
[0014] 圖8描繪了與本公開內容一致的包括多個電子部件的示例性S維集成電路擬及
[0015] 圖9是制作與本公開內容一致的電子部件和/或3D1C的另一種示例性方法的流 程圖。
[0016] 盡管將在參考說明性實施例的情況下繼續進行W下【具體實施方式】，但是實施例的 很多替代物、修改和變型對本領域技術人員將是顯而易見的。
【具體實施方式】
[0017] 盡管在本文中參考針對特定應用的說明性實施例描述了本公開內容，但是應當理 解，該種實施例僅是示例性的并且由所附權利要求限定的本發明并不限于此。獲得本文提 供的教導的相關領域技術人員將認識到本公開內容的范圍內的額外的修改、應用和實施 例、W及本公開內容的實施例會具有實用性的額外領域。
[001引出于本公開內容的目的，術語"印刷頭"、"印刷"等表示W受控方式在表面上沉積 或創建材料的任何設備或技術。
[0019] 本文中使用的術語"電子部件"是指用于影響電子或其相關聯領域的電子系統中 的任何分立器件和/或物理實體。電子部件包括但不限于有源和無源部件。有源電子部件 的非限制性示例包括二極管、晶體管、集成電路和光電子器件。示例性無源部件包括但不限 于電阻器、電容器、電感器件、換能器和天線。
[0020] 術語維集成電路"和"3D1C"在本文中可互換地使用，W指代包括多個電子部 件的電路，其中該種部件的至少一部分是水平集成和垂直集成的。"水平集成"在結合電子 部件使用時表示電子部件位于第一平面中，并且電連接到也位于第一平面中的至少一個其 它電子部件。術語"垂直集成"在結合電子部件使用時表示電子部件位于第一平面中，并且 電連接到位于高于或低于第一平面的第二平面中的至少一個其它電子部件。
[0021] 如【背景技術】中所述，用于制造3D1C的現有方法依賴于對諸如娃、錯、神化嫁、碳化 娃及其組合等的無機半導體材料的一個或多個晶片的處理。盡管可其純凈形式（即， 作為本征半導體）使用該種半導體，但可W向它們添加一種或多種雜質（"滲雜劑"）W改 變其電氣特性，如本領域所理解的那樣。例如，晶體娃可W滲雜有用作受主的棚、侶、嫁和其 它13族（IUPAC)元素。替代地，晶體娃可W滲雜有用作施主的磯、氮、神、鋪和其它15族 (IUPAC)元素。被滲雜或另外被處理為包含過剩受主的半導體按慣例被稱為"P型半導體"。 相反，被滲雜或另外被處理為包含過剩電子的半導體按慣例被稱為"n型半導體"。
[0022] 盡管可W利用諸如娃等傳統無機半導體來制造極其多樣的電子部件和電路，但該 種材料處理起來可能會困難且昂貴。實際上為了用該種材料制作出可操作的電子部件，可 能需要在半導體制造設施中處理該種材料，該可能為3D1C的開發增加顯著的時間和費用 成本。另外，由于【背景技術】中解釋的原因，使用傳統無機半導體材料形成3D1C在實踐中是 困難的。
[0023] 考慮到前述內容，本公開內容總體上設及S維集成電路（3D1C)化及用于制作3D 1C的系統和方法。例如，所公開的3D1C可W包括可W由如下材料形成的電子部件（例如， 二極管、晶體管、集成電路、光電子器件及其組合等），該種材料可W例如利用=維打印機經 由加法制造工藝來選擇性沉積。例如，該種材料可W包括有機絕緣體、有機半導體和有機或 金屬導體。可W使用該種材料替代本來用于在傳統半導體制造工藝中形成電子部件的各個 部分的絕緣、半導體和/或導電材料。由于將變得顯而易見的原因，本文中描述的3D1C、系 統和方法可W為電路設計者提供用于"按需"生產3D1C設計的原型版本的機制，即，無需 半導體設施或沒有半導體設施的不便，即使設計包含數百、數千、數萬、數十萬甚至數百萬 電子部件。
[0024] 可W將任何適當類型的有機絕緣體用于本公開內容的電子部件、系統和方法，只 要它們可W使用加法制造工藝進行選擇性沉積。可W使用的該種有機絕緣體的示例包括但 不限于聚丙締、聚苯己締、聚碳酸醋、氣化己締-丙締共聚物、聚對苯二甲酸己二醇醋及其 組合等。在沒有限制的情況下，優選將聚己締用作本文中描述電子部件、系統和方法中的有 機絕緣體。
[0025] 類似地，可W將任何類型的有機半導體用于本文中描述的電子部件、系統和方法 中，只要它們可W使用加法制造工藝進行選擇性沉積。如本文中所使用的，術語"有機半導 體"和"半導體有機材料"可互換使用，W表示呈現半導體性質的有機或有機金屬材料。該 種材料包括但不限于單個分子、短鏈聚合物（例如，低聚物）和具有半導體聚合物的聚合 物。像諸如娃和錯的純無機半導體那樣，有機半導體可W滲雜有雜質或另外被處理為包含 過剩受主（P型）或施主（n型）。像該樣，可W使用本文中描述的有機半導體來替換可W用 于在傳統半導體制造工藝中形成電子部件的各部分的未滲雜P型和/或n型無機半導體。
[0026] 作為可根據本公開內容使用的具體有機半導體的非限制性示例，提到了W下表1 中列出的材料。
[0027] 表1 ;示例性有機半導體 [002引
【主權項】
1. 一種用于生產集成電路的方法，包括： 利用計算設備的主處理器將所述集成電路的數字模型處理成多個層；以及 利用加法制造裝置在支撐件上反復形成所述多個層，以便生產所述模型的可操作的物 理副本； 其中： 所述集成電路包括至少一個電子部件，所述至少一個電子部件包括至少一個半導體 區；并且 利用至少一種半導體有機材料來在所述物理副本中復制所述至少一個半導體區。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述加法制造裝置包括至少一個印刷頭，所述至 少一個印刷頭包括至少一個沉積機構和至少一個固化機構。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述加法制造裝置被配置為通過熔融沉積成型、 立體光刻和粒狀材料結合的至少其中之一來反復沉積所述多個層。
4. 根據權利要求1到3中的任一項所述的方法，其中： 所述集成電路的所述數字模型包括多個電子部件，所述多個電子部件包括至少一個半 導體區；并且 利用所述至少一種半導體有機材料來在所述數字模型的所述物理副本中復制所述至 少一個半導體區。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中： 所述多個電子部件還包括至少一個電絕緣區和至少一個導電區；并且 分別利用至少一種有機絕緣材料和至少一種導電材料來在所述數字模型的所述物理 副本中復制所述至少一個電絕緣區和所述至少一個導電區。
6. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述至少一種半導體有機材料是從以下材料構 成的組