[發明專利]超晶格超大規模集成電路

有效

• 申請號: 202111131217.2
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN113871459B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 林和
• 申請（專利權）人: 林和
• 主分類號: H01L29/15
• 分類號: H01L29/15;H01L29/732;H01L29/735;H01L29/78;H01L29/86;H01L29/8605;H01L29/93;H01L27/02
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健

本發明提供了一種超晶格超大規模集成電路，包括：襯底；過渡層，設置在所述襯底上方；元器件層，設置在所述過渡層上方，元器件層為利用基于超晶格集成電路二維電子氣與二維空穴氣的特殊性能設計的器件來構建超晶格集成電路。在過渡層上方利用基于超晶格集成電路二維電子氣與二維空穴氣的特殊性能設計的器件來構建超晶格集成電路，設計成超晶格超大規模集成電路(MDMFSL?ULSI:Multi?Dimension?Multi?Functional?Superlattice?Ultra?Large?Scale?Integrated?Circuit)是以二維電子氣與二維空穴氣超晶格與量子井為基礎并具有超高速高可靠抗輻射抗高低溫等特征，而且設計效率高，制造工藝周期短，成本低，將極大地改進以上傳統硅與化合物集成電路的不足之處。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種超晶格超大規模集成電路。

背景技術

目前，以硅材料為基礎的超大規模集成電路元器件與工藝已經接近量子極限，不僅是器件性能受到限制，而且制造工藝十分復雜并且造價高昂。高速發展的大數據，人工智能及全面數據化智能化市場急需高可靠并具有可接受成本的新型超大規模集成電路。更重要的是硅超大規模集成電路元器件已經越來越難以滿足人工智能及太空時代對超高速，抗高低溫，抗輻射等特殊要求。

發明內容

本發明提供一種超晶格超大規模集成電路（MDMFSL-ULSI:?Multi-DimensionMulti-Functional?Superlattice?Ultra-Large?Scale?Integrated?Circuit）是以二維電子氣與二維空穴氣超晶格與量子阱為基礎并具有超高速高可靠抗輻射抗高低溫等特征，而且設計效率高，制造工藝周期短，成本低，將極大地改進以上傳統硅與化合物集成電路的不足之處。

本發明提供一種超晶格超大規模集成電路，包括：

襯底；

過渡層，設置在所述襯底上方；

元器件層，設置在所述過度層上方，元器件層為利用基于超晶格集成電路二維電子氣與二維空穴氣的特殊性能設計的器件來構建超晶格集成電路。其中，?元器件層既可用同質超晶格層構造，如本征氮化鎵（GaN），N型氮化鎵（GaN），P型氮化鎵（GaN）等，也可用采用異質超晶格層構造，如本征氮鋁化鎵Ga(x)Al(1-x)N，N型氮鋁化鎵Ga(x)Al(1-x)N，P型氮鋁化鎵Ga(x)Al(1-x)N等。

在一個實施例中，襯底采用硅，鍺或化合物半導體。

在一個實施例中，過渡層采用二氧化硅、氮化硅和化合物半導體層其中一種。

在一個實施例中，元器件層為利用基于超晶格集成電路二維電子氣與二維空穴氣的特殊性能設計的器件來構建超晶格集成電路。

在一個實施例中，基于超晶格集成電路二維電子氣與二維空穴氣的特殊性能設計的器件包括P型超晶格場效應晶體管、N型超晶格場效應晶體管、NPN型超晶格雙極型晶體管、PNP型超晶格雙極型晶體管、超晶格閃存存儲器、超晶格電容與變容器、超晶格電阻與變阻器和超晶格電感與變感器其中一種或多種結合。

在一個實施例中，襯底底部均勻分布有多個通孔。

超晶格超大規模集成電路的多維結構將按照器件性能的需要以溝道絕緣層隔離每一個特殊功能塊并采用特殊工藝（如離子注入及快速高溫熱退火等工藝）以形成多個載流子（電子或空穴）通道。

在一個實施例中，N型超晶格場效應晶體管包括：

第一超晶格本征層，設置于所述過渡層上方；

超晶格N-型層，設置在所述第一超晶格本征層上方；

第二超晶格本征層，設置在所述超晶格N-型層的上方；