[发明专利]超晶格超大规模集成电路

说明书

本发明提供了一种超晶格超大规模集成电路，包括：衬底；过渡层，设置在所述衬底上方；元器件层，设置在所述过渡层上方，元器件层为利用基于超晶格集成电路二维电子气与二维空穴气的特殊性能设计的器件来构建超晶格集成电路。在过渡层上方利用基于超晶格集成电路二维电子气与二维空穴气的特殊性能设计的器件来构建超晶格集成电路，设计成超晶格超大规模集成电路(MDMFSL‑ULSI:Multi‑Dimension Multi‑Functional Superlattice Ultra‑Large Scale Integrated Circuit)是以二维电子气与二维空穴气超晶格与量子井为基础并具有超高速高可靠抗辐射抗高低温等特征，而且设计效率高，制造工艺周期短，成本低，将极大地改进以上传统硅与化合物集成电路的不足之处。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种超晶格超大规模集成电路。

背景技术

目前，以硅材料为基础的超大规模集成电路元器件与工艺已经接近量子极限，不仅是器件性能受到限制，而且制造工艺十分复杂并且造价高昂。高速发展的大数据，人工智能及全面数据化智能化市场急需高可靠并具有可接受成本的新型超大规模集成电路。更重要的是硅超大规模集成电路元器件已经越来越难以满足人工智能及太空时代对超高速，抗高低温，抗辐射等特殊要求。

发明内容

本发明提供一种超晶格超大规模集成电路（MDMFSL-ULSI: Multi-DimensionMulti-Functional Superlattice Ultra-Large Scale Integrated Circuit）是以二维电子气与二维空穴气超晶格与量子阱为基础并具有超高速高可靠抗辐射抗高低温等特征，而且设计效率高，制造工艺周期短，成本低，将极大地改进以上传统硅与化合物集成电路的不足之处。

本发明提供一种超晶格超大规模集成电路，包括：

衬底；

过渡层，设置在所述衬底上方；

元器件层，设置在所述过度层上方，元器件层为利用基于超晶格集成电路二维电子气与二维空穴气的特殊性能设计的器件来构建超晶格集成电路。其中， 元器件层既可用同质超晶格层构造，如本征氮化镓（GaN），N型氮化镓（GaN），P型氮化镓（GaN）等，也可用采用异质超晶格层构造，如本征氮铝化镓Ga(x)Al(1-x)N，N型氮铝化镓Ga(x)Al(1-x)N，P型氮铝化镓Ga(x)Al(1-x)N等。

在一个实施例中，衬底采用硅，锗或化合物半导体。

在一个实施例中，过渡层采用二氧化硅、氮化硅和化合物半导体层其中一种。

在一个实施例中，元器件层为利用基于超晶格集成电路二维电子气与二维空穴气的特殊性能设计的器件来构建超晶格集成电路。

在一个实施例中，基于超晶格集成电路二维电子气与二维空穴气的特殊性能设计的器件包括P型超晶格场效应晶体管、N型超晶格场效应晶体管、NPN型超晶格双极型晶体管、PNP型超晶格双极型晶体管、超晶格闪存存储器、超晶格电容与变容器、超晶格电阻与变阻器和超晶格电感与变感器其中一种或多种结合。

在一个实施例中，衬底底部均匀分布有多个通孔。

超晶格超大规模集成电路的多维结构将按照器件性能的需要以沟道绝缘层隔离每一个特殊功能块并采用特殊工艺（如离子注入及快速高温热退火等工艺）以形成多个载流子（电子或空穴）通道。

在一个实施例中，N型超晶格场效应晶体管包括：

第一超晶格本征层，设置于所述过渡层上方；

超晶格N-型层，设置在所述第一超晶格本征层上方；

第二超晶格本征层，设置在所述超晶格N-型层的上方；