[发明专利]离子导体集成电路及制备方法与应用

说明书

本发明涉及集成电路领域、新型材料领域和电子信息领域，提供了离子导体集成电路及制备方法与应用，能够制备尺寸更小更薄，而且离子传输速率快，而且灵敏度高，功耗更低的集成电路。本发明制造的原子尺度离子导体集成电路，不仅可集成度高，可解决集成电路中存在的尺寸效应和量子力学效应等问题，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。本发明采用原子尺度氮化硼等材料作为离子导体集成电路的核心材料，具有良好的电绝缘性、导热性、耐化学腐蚀性等优点，同时成本低廉，制造工艺成熟，容易制得，作为商业化用途很有展望。

技术领域

本发明涉及离子导体集成电路及制备方法与应用，属于集成电路领域、新型材料领域和电子信息领域。

背景技术

集成电路(Integrated Circuit，IC)，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。

集成电路是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如个人通讯设备、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

目前集成电路主要是以半导体集成电路，利用了电子和空穴在半导体材料中传导这一原理制备而成。但是，随着半导体集成电路的尺寸不断减小，现在商业化集成电路的尺寸来到了4纳米量级，摩尔定律所带来的尺寸效应开始显现。电子在纳米量级尺度下开始表现出量子力学效应，比如电子隧穿等。这严重阻碍了集成电路在纳米尺寸下的性能并极大限制了下一代集成电路的发展和应用。

因此，有必要开发原子尺度的离子导体集成电路用以解决上述问题。因此，我们提出离子导体集成电路。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出离子导体集成电路及制备方法与应用，发现原子层厚度的氮化硼等材料是高性能离子导体，可构成一种新型离子导体集成电路，具有极小的尺寸，以解决集成电路在纳米尺度下存在的尺寸效应和量子力学效应等的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了离子导体集成电路及制备方法与应用，包括基底(1)、原子尺度离子导体(2)、金属层(3)、钝化层(4)。

作为一种优选方案，基底(1)主要作为离子导体集成电路的衬底，通常使用硅或者二氧化硅作为衬底材料。

作为一种优选方案，基底(1)主要作为离子导体集成电路的衬底，其次，通过曝光、退火、刻蚀等工艺，在原子尺度离子导体(2)与基底(1)接触位置根据应用需求制造一定大小的卡槽。

作为一种优选方案，在氮化硼等材料表面通过飞秒激光加工技术、非线性激光加工技术或化学刻蚀等方法进行人工刻蚀，用于构建原子尺度的离子传输通道，并制备成原子尺度离子导体(2)。

作为一种优选方案，在原子尺度离子导体(2)上放置金属层(3)，金属层(3)包括功率放大器。

作为一种优选方案，在基底(1)、原子尺度离子导体(2)和金属层(3)的正上方通过钝化层(4)对新型离子导体集成电路进行封装。