[發(fā)明專利]一種微型核能自供電集成電路芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811523977.6
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109616471B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡志宇;劉洋;吳振華;木二珍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;G21H1/06;H01L21/822;H01L21/8252
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種微型核能自供電集成電路芯片及其制備方法，所述芯片包括基底以及設(shè)置于所述基底上的微型核電池和電子元件，所述電子元件通過絕緣層設(shè)置于基底上，所述微型核電池與電子元件連接，其中，所述微型核電池包括相連接的半導(dǎo)體換能單元和放射性同位素薄膜，所述半導(dǎo)體換能單元由上至下依次包括上電極、歐姆金屬、換能半導(dǎo)體薄膜和肖特基金屬以及與分別連接肖特基金屬和換能半導(dǎo)體薄膜的下電極，所述放射性同位素薄膜與肖特基金屬和下電極形成的表面相接觸，半導(dǎo)體換能單元通過外部連接電路與電子元件連接；芯片整體尺寸在厘米級或以下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有能自供電、可極大提高自供電集成電路芯片的能量密度及使用壽命等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種微型核能自供電集成電路芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的硅片上制作許多晶體管及電阻、電容、電感和憶阻器等電子器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成的完整的電子電路。集成電路中的所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。集成電路廣泛應(yīng)用于生活的各個方面。

然而目前的集成電路都使用外部電源供電，這在一定程度上限制了集成電路的適用范圍，也增加了集成電路的使用難度和維護(hù)成本。微型核電池由于具有能量密度大、壽命長、受環(huán)境影響小。與MEMS工藝兼容等優(yōu)點，成為了為MEMS和微/納器件供電的重要選項。如果能夠?qū)⑽⑿秃穗姵丶傻胶屑呻娐返陌雽?dǎo)體芯片中并為該集成電路供電，那就能有效降低集成電路的使用和維護(hù)成本，并能擴(kuò)大集成電路的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種微型核能自供電集成電路芯片及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種微型核能自供電集成電路芯片，其特征在于，包括基底以及設(shè)置于所述基底上的微型核電池和電子元件，所述電子元件通過絕緣層設(shè)置于基底上，所述微型核電池與電子元件連接，其中，

所述微型核電池包括相連接的半導(dǎo)體換能單元和放射性同位素薄膜，所述半導(dǎo)體換能單元由上至下依次包括上電極、歐姆金屬、換能半導(dǎo)體薄膜和肖特基金屬以及與分別連接肖特基金屬和換能半導(dǎo)體薄膜的下電極，所述放射性同位素薄膜與肖特基金屬和下電極形成的表面相接觸，半導(dǎo)體換能單元通過外部連接電路與電子元件連接。

進(jìn)一步地，所述換能半導(dǎo)體薄膜為寬禁帶半導(dǎo)體材料。

進(jìn)一步地，兩個所述半導(dǎo)體換能單元對稱設(shè)置于放射性同位素薄膜兩側(cè)，通過內(nèi)部連接電路形成一半導(dǎo)體換能組，多個半導(dǎo)體換能組并聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述微型核電池還包括熱電換能單元，所述熱電換能單元包括左熱電半導(dǎo)體柱、右熱電半導(dǎo)體柱、左電極和右電極，所述左熱電半導(dǎo)體柱和右熱電半導(dǎo)體柱厚度一致，且間隔設(shè)置，左熱電半導(dǎo)體柱與左電極連接，右熱電半導(dǎo)體柱與右電極連接，該熱電換能單元通過左電極和右電極與電子元件連接。

進(jìn)一步地，所述左熱電半導(dǎo)體柱和右熱電半導(dǎo)體柱是兩種不同類型的熱電材料。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體換能單元通過放射性同位素薄膜與熱電換能單元連接組成一電源組，多個電源組通過外部連接電路和/或內(nèi)部連接電路串聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，所述熱電換能單元與半導(dǎo)體換能單元組成一子電源組，兩個子電源組對稱設(shè)置于放射性同位素薄膜兩側(cè)形成一電源組，多個電源組串并聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，所述放射性同位素薄膜為釋放β粒子或同時釋放α粒子和β粒子的放射性同位素。

進(jìn)一步地，所述放射性同位素薄膜外設(shè)置有隔離防護(hù)層。