為了滿足快速發展的便攜式消費電子、機器人技術和物聯網等新領域對高性能柔性電子的需求，近年來出現了基于納米結構、分子電子學和量子電子學等新技術。對于厚度小于50μm的硅芯片的重要性尤其令人感興趣，因為這將推進3D IC技術，并為高性能柔性電子器件開辟新的方向。這篇博士論文的重點是為下一代柔性電子產品開發硅基超薄芯片（UTC）。UTCs一方面可以提供與最先進的CMOS技術相當的處理速度，另一方面可以提供機械靈活性，允許在柔性基板上平滑集成。這些發展形成了本文所述工作背后的動機。隨著硅片厚度的減小，彎曲剛度減小。彎曲剛度定義為將非剛性結構彎曲為單位曲率所需的力偶，因此柔性增加。本文提出的實現薄硅的新方法利用了現有的和完善的硅基礎設施、工藝和設計模塊。采用各向異性化學刻蝕方法，從已加工的大塊硅片上獲得厚度在15-30μm之間的薄片。本文還提出了采用兩步轉印法進行薄晶片轉印、兩柔性層間分層或封裝封裝的方法，從晶片中取出電連接。作為前端處理的一部分，由電容器和晶體管組成的晶圓上實現的器件已經過測試，以分析彎曲對電特性的影響。金屬氧化物半導體（MOS）電容器在彎曲過程中電容增加了約5%，在平帶和閾值電壓下也出現了類似的位移。同樣，金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）的溝道區載流子遷移率在拉伸彎曲時增加了9%，在壓縮彎曲時減少了約5%。建立的分析模型捕捉了帶狀帶對器件性能的影響，與實驗結果吻合很好。為了將這些器件用作觸覺傳感器，研究了兩種壓電材料，并將其用于MOSFET的擴展柵結構。首先，制備了聚偏氟乙烯-三氟乙烯-P（VDF-TrFE）和鈦酸鋇（BT）的納米復合材料。復合材料由于組分的壓電系數和熱電系數相反，當ii力和溫度同時變化時，復合材料能夠抑制對溫度的敏感性，在擴展柵極結構中測得對力的敏感性為630mv/N，而當其變化時，對溫度的敏感性為6.57mv/oC在施力過程中。對濺射壓電氮化鋁（AlN）的工藝進行了優化。AlN不需要極化來顯示壓電性，因此為POSFET（其中壓電材料直接沉積在MOSFET的柵極區域）等器件中使用的壓電層提供了一個有吸引力的替代方案。優化后的工藝使AlN具有高度定向的柱狀結構和壓電系數當以擴展柵極結構連接時，靈敏度（單位力漏電流的標準化變化）為2.65n-1。