[发明专利]离子导体集成电路及制备方法与应用

权利要求书

1.离子导体集成电路及制备方法与应用，其特征在于，应用于集成电路系统，所述集成电路系统用于制造集成有原子尺度并可以快速传导离子的集成电路，所述方法包括：

获取初始氮化硼等材料，在所述初始原子尺度氮化硼等材料下设置基底层，得到第一形态离子导体集成电路，所述基底层和初始原子尺度氮化硼等材料形成由下至上的位置关系；

针对所述第一形态离子导体集成电路执行预设的刻蚀工艺，得到第二形态离子导体集成电路，所述第二形态离子导体集成电路执行预设的刻蚀工艺利用飞秒激光加工技术、非线性激光加工技术或化学刻蚀等方法为对初始原子尺度氮化硼等材料进行人工刻蚀，用于构建原子尺度的离子传输通道；

在所述第二形态离子导体集成电路上设置钝化层和金属层，得到第三形态离子导体集成电路，所述钝化层和所述金属层形成由下至上的位置关系，所述金属层包括所述功率放大器，所述钝化层用于保护所述离子导体集成电路；

针对所述第三形态离子导体集成电路执行预设的背面制造工艺，得到所述离子导体集成电路。

2.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：氮化硼等材料具有耐高温、热膨胀系数小、热导率高、介电常数低、可靠的电绝缘性等优异性能，很好契合离子导体材料的要求；氮化硼等材料是陶瓷类材料，对目前离子导体材料来说，制备容易、成本低廉。

3.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：氮化硼等材料作为离子导体集成电路材料，具有良好的绝缘性、导热性，不仅能够减小电池内短路电流，还能够尽快将集成电路工作时所产生的热导出去，使集成电路工作在良好的温度范围内。

4.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：氮化硼等材料作为离子导体集成电路材料不仅有高熔点且兼有高温下相当大的电阻率。尤其是六方片状结构的氮化硼等陶瓷，具有高温下低摩擦系数，热膨胀系数与钨相近等优点，所以将成为理想的高温绝缘材料，这对集成电路材料的要求很符合。

5.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：氮化硼等材料作为离子导体集成电路材料，它的化学稳定性好，且不被大多数的熔融金属、玻璃和盐润湿，因此具有很高的抗酸、碱、熔融金属及玻璃的侵蚀能力，有良好的化学惰性。

6.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：氮化硼等材料作为离子导体集成电路材料，在工业很容易制得，诸如：水热合成法、化学气相沉积法等，使得其相比于其它离子导体集成电路材料更加成本低廉，应用更广。

7.根据权利要求1所述的离子导体集成电路，其特征在于：基底层和钝化层的材料是硅、氮化硼或二氧化硅。

8.离子导体集成电路的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

以含硼元素和氮元素等化合物为前驱体，在基底上进行化学气相沉积，沉积完毕得到所述六方氮化硼等单晶，构成所述基底层的材料为硅或二氧化硅，所述化学气相沉积步骤中，载气为氢气等还原性气体；

采用由块状氮化硼等材料切割、化学剥离、机械剥离等方法，制备出具有原子尺度的离子导体材料，得到第一形态离子导体集成电路；

在第一形态离子导体集成电路的基础上，使用飞秒激光加工技术、非线性激光加工技术或化学刻蚀等方法对原子尺度的离子导体材料进行人工刻蚀，用于构建原子尺度的离子传输通道，得到第二形态离子导体集成电路；

在第二形态离子导体集成电路上置钝化层和金属层，得到第三形态离子导体集成电路，并对第三形态离子导体集成电路执行预设的背面制造工艺，得到所述原子尺度离子导体集成电路，不仅尺寸更小更薄，而且离子传输速率快，而且灵敏度高，功耗更低；

本发明提供的新型离子导体集成电路的制备方法；通过该方法可以提供离子导体集成电路及制备方法与应用，以解决当前集成电路中存在的尺寸效应和量子力学效应，功耗高、应用场景受限等问题，也可以为大尺寸传感器或者集成电路其他关键零部件材料提供新的思路。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1、

实验步骤

1、以含硼元素和氮元素等化合物为原料，在衬底上进行化学气相沉积，沉积完毕得到所述六方氮化硼等单晶，构成所述基底层的材料为硅或者二氧化硅；

2、采用由块状氮化硼等材料切割、化学剥离、机械剥离等方法，制备出具有原子尺度的离子导体材料，得到第一形态离子导体集成电路；

3、在第一形态离子导体集成电路的基础上，使用飞秒激光加工技术、非线性激光加工技术或化学刻蚀等方法对原子尺度的离子导体材料进行人工刻蚀，用于构建原子尺度的离子传输通道，得到第二形态离子导体集成电路；

4、在第二形态离子导体集成电路上置钝化层和金属层，得到第三形态离子导体集成电路，并对第三形态离子导体集成电路执行预设的背面制造工艺，得到所述的离子导体集成电路。

结果分析：

以原子尺度材料作为离子传导的载体，对其进行人工刻蚀，构建离子快速传输通道，从而制备出新型离子导体集成电路；本发明制造基于原子尺度的氮化硼等材料，不仅可集成度高，而且可以解决当前集成电路中存在的尺寸效应和量子力学效应、功耗高、应用场景受限等问题，获得埃米量级尺寸的集成电路；生产氮化硼等材料的化学工艺已经很成熟，这使得原子尺度离子导体集成电路的制造成本更低，更有望走向商业化；本发明制造的离子导体集成电路，可以为大尺寸传感器或者集成电路其他关键零部件材料提供新的思路。