用于微波/射频集成电路的一种新型低损耗介质——多孔硅及氧化多孔硅厚膜

提出在单片微波集成电路(MMIC)中用多孔硅/氧化多孔硅厚膜作微波无源器件的低损耗介质膜.研究了厚度为70μm的多孔硅/氧化多孔硅厚膜在低阻硅衬底上的形成,这层厚膜增加了衬底的电阻率,减少了微波的有效介质损耗.通过测量在低阻硅衬底上形成的氧化多孔硅厚膜上的共平面波导的微波特性,证明了在低阻硅衬底上用厚膜氧化多孔硅可以提高共平面传输线(CPW)的微波特性.     

低阻硅衬底上形成的低损耗共平面波导传输线

在厚膜多孔硅 (PS) /氧化多孔硅 (OPS)衬底上 ,结合聚酰亚胺涂层改善表面 ,研制低损耗、高性能射频 (RF) /微波 (MW)共平面波导CPW(CoplanarWaveguide) .通过在N和P型硅上形成不同厚度PS膜 ,并对其上的CPW进行分析比较 ,厚膜PS与石英的共面波导插入损耗非常接近 ,远小于在 2 0 0 0Ω·cm高阻硅上形成的多晶硅 -氧化硅组合衬底 :在 0 33GHz范围 ,插入损耗小于 5dB/ 1.2cm ;33 4 0GHz范围 ,小于 7.5dB/ 1.2cm .     

用于硅衬底隔离的选择性多孔硅厚膜的制备

在硅衬底上形成高阻隔离层对于提高硅基射频电路的性能具有重要意义.采用多孔硅厚膜作为隔离层,能够极大地降低衬底高频损耗.本文对n 型硅衬底上选择性多孔硅厚膜的制备进行了研究.通过在阳极氧化反应中采用不同的HF溶液的浓度、电流密度和反应时间来控制多孔硅的膜厚、孔隙度等特性.有效地减少了多孔硅的龟裂失效,得到的多孔硅最大膜厚为72μm.并测量了多孔硅的生长速率与表面形貌.     

用于硅衬底隔离的选择性多孔硅厚膜的制备

在硅衬底上形成高阻隔离层对于提高硅基射频电路的性能具有重要意义。采用多孔硅厚膜作为隔离层 ,能够极大地降低衬底高频损耗。本文对n+型硅衬底上选择性多孔硅厚膜的制备进行了研究。通过在阳极氧化反应中采用不同的HF溶液的浓度、电流密度和反应时间来控制多孔硅的膜厚、孔隙度等特性。有效地减少了多孔硅的龟裂失效 ,得到的多孔硅最大膜厚为 72 μm。并测量了多孔硅的生长速率与表面形貌     

用于硅衬底隔离的选择性多孔硅厚膜的制备

在硅衬底上形成高阻隔离层对于提高硅基射频电路的性能具有重要意义。采用多孔硅厚膜作为隔离层，能够极大地降低衬底高频损耗。本文对n^ 型硅衬底上选择性多孔硅厚膜的制备进行了研究。通过在阳极氧化反应中采用不同的HF溶液的浓度、电流密度和反应时间来控制多孔硅的膜厚、孔隙度等特性。有效地减少了多孔硅的龟裂失效，得到的多孔硅最大膜厚为72μm。并测量了多孔硅的生长速率与表面形貌。     

氧化多孔硅上制作Cu电感的研究

给出了一种厚膜氧化多孔硅(OPS)层上制作Cu电感的新型工艺技术。由于OPS是一种低损耗的材料,铜的电阻率很低,采用OPS隔离硅衬底和Cu线圈能够降低电感的寄生损耗,提高电感Q值。实验过程中将孔隙度>56%的多孔硅厚膜利用两步氧化法氧化为OPS厚膜,通过种子层溅射/光刻/电镀Cu/刻蚀种子层的方法完成了Cu线圈的电镀。获得了1nH的电感,其Q值在10GHz的频率下达到了9,电感的自谐振频率超过20GHz。     

用过氧化氢后处理多孔硅厚膜的一种新技术

提出使用过氧化氢后处理多孔硅厚膜.在乙醇、氢氟酸、过氧化氢溶液中,多孔硅样片做阴极施加电流密度为10mA/cm2,希望通过后处理增强多孔硅表面的稳定性、光滑度和机械强度.研究了厚度为20μm和70μm的多孔硅厚膜经过过氧化氢处理后的微结构.扫描电镜图显示经过过氧化氢处理后的多孔硅厚膜表面的光滑度有极大的提高,X光衍射光谱揭示经过过氧化氢后处理后多孔硅表面形成了一层氧化膜.     

用过氧化氢后处理多孔硅厚膜的一种新技术

提出使用过氧化氢后处理多孔硅厚膜.在乙醇、氢氟酸、过氧化氢溶液中,多孔硅样片做阴极施加电流密度为10 m A/cm2 ,希望通过后处理增强多孔硅表面的稳定性、光滑度和机械强度.研究了厚度为2 0 μm和70 μm的多孔硅厚膜经过过氧化氢处理后的微结构.扫描电镜图显示经过过氧化氢处理后的多孔硅厚膜表面的光滑度有极大的提高,X光衍射光谱揭示经过过氧化氢后处理后多孔硅表面形成了一层氧化膜     

在高阻硅衬底上制备低微波损耗的共面波导

分别在普通的低阻硅衬底、带有3μm厚氧化硅介质层的低阻硅衬底和高阻硅衬底上设计并制备了微波传输共面波导.结果表明,低阻硅衬底导致过高的微波损耗从而不能使用,通过加氧化硅介质层,微波损耗可以大大减少,但是需要较厚的氧化硅厚度.直接制备在高阻硅衬底上的共面波导在所测试的26GHz的频率范围内获得低于2dB/cm的微波损耗,而且工艺十分简单.     

多孔硅的电致发光

采用横向阳极氧化技术在n型单晶硅衬底上制备多孔硅,室温下光荧光谱峰值位于688nm;表面蒸铝形成铝/多孔硅/硅的类肖特基结构,并观察到采用这种方法生长的多孔硅样品的室温电致发光。铝/多孔硅结具有良好的整流特性,在-10V内反向漏电流小于50nA,理想因子为7。室温电致发光的阈值电流为8.5mA,发光强度随正向电流的增加而加强。     

多孔硅场致电子发射

研究了多孔硅冷阴极的场致电子发射特性，实验表明采用电化学阳极腐蚀、氧化、蒸电极等工艺可以制备一种平面薄膜型多孔硅冷阴极。在超高真空环境下测量了多孔硅冷阴极的电子发射特性。     

多孔硅的干燥方法

研究了多孔硅的阴极还原表面处理技术,通过该技术获得了表面平滑度良好、稳定度高、抗压强度高和耐高温性能好且在空气中可以长期干燥保存的多孔硅样品.在其表面上可以进行光刻、镀金等工艺,因此,可应用于制作器件甚至电路集成     

光电材料多孔硅的多孔度理论计算方程

在制备多孔硅材料时 ,多孔硅的多孔度和厚度与电解电流强度、电解时间以及氢氟酸的浓度有关 .如果氢氟酸的浓度保持不变 ,通过改变电解时间和电解电流强度就可以得到所需多孔硅的多孔度及厚度 .但现在一般都通过测量设备来重复测量多孔硅的多孔度及厚度 ,特别是多层多孔硅 ,很难严格控制其厚度 .为此 ,通过对多孔硅中载流子运动的研究 ,结合 BET方程中的 SBET定义 ,推导出多孔硅的多孔度、电解速度和电解电流强度之间的关系表达式 .通过该理论公式 ,就可以保证精确得到多孔硅的多孔度及厚度 .该理论公式得到了实验的验证     

双层多孔硅结构上的UHV/CVD硅外延

报道了采用超高真空化学气相淀积 ( UHV/CVD)在多孔硅层上的单晶硅外延技术 .研究了两步阳极化法形成不同多孔度的双层多孔硅层及外延前对多孔硅进行长时间的低温真空预处理等工艺 .对获得的外延层作了 XRD、XTEM和扩展电阻等测量 ,测量结果表明硅外延层单晶性好 ,并和硅衬底、多孔硅层具有相同的晶向 .硅外延层为 P型 ,电阻率大于 1 0 0 Ω·cm.     

用氧化多孔硅作牺牲层制备硅基电容式微传声器

提出了一种新的工艺方法制备硅基电容式微传声器.用氧化多孔硅作牺牲层制备空气隙,用约15μm厚的浓硼掺杂硅作为微传声器的刚性背极板.采用该方法制备的微传声器,在50 0 Hz至11k Hz的工作频率下,灵敏度范围为-55d B(1.78m V/Pa)到-4 5d B(5.6m V/Pa) ,随着频率的升高,灵敏度呈上升趋势,截止频率超过2 0 k Hz     

用氧化多孔硅作牺牲层制备硅基电容式微传声器

提出了一种新的工艺方法制备硅基电容式微传声器.用氧化多孔硅作牺牲层制备空气隙,用约15μm厚的浓硼掺杂硅作为微传声器的刚性背极板.采用该方法制备的微传声器,在500Hz至11kHz的工作频率下,灵敏度范围为-55dB(1.78mV/Pa)到-45dB(5.6mV/Pa),随着频率的升高,灵敏度呈上升趋势,截止频率超过20kHz.     

多孔硅光电导特性研究

多孔硅材料具有较强的可见光光电导效应，本文采用阳极氧化工艺制作了Al/PS/Si/Al的结构样品，给出了由不同工艺制备的样品的光电导响应曲线及其峰值。结果表明：多孔硅禁带宽度在1.9eV左右，大于Si的禁带宽度1.12eV，这与多孔硅的发光现象和能带展宽理论相一致。     

多孔硅研究的发展

多年来．人们对多孔硅的制备方法、微结构特征及其化学成分、发光特性以及发光机制等方面做了深入的研究和探讨．文章对这几个方面的研究工作做了介绍．并对目前的研究状况和应用研究中存在的问题进行了分析。制备出均匀性好、发光效率高、性质稳定、机械强度较高的多孔硅是促进其实用化进程的基本途径。人们对多孔硅进行大量研究的目的主要在于获得硅发光集成装置．另外多孔硅的应用研究也体现在光电子器件、光学器件和传感器件3个方面。多孔硅在微电子学、晶片机械加工、生物工艺学等领域也具有潜在的应用价值．     

多孔硅的应用研究进展

多孔硅是一种新型的纳米半导体光电材料,室温下具有优异的光致发光、电致发光等特性,易与现有硅技术兼容,极有可能实现硅基光电器件等多个领域的应用．扼要论述了多孔硅在绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板等多个领域内的应用进展情况,并对其发展前景作了展望。     

光照对多孔硅生成的影响

研究了多孔硅制备过程中光照对孔隙率大小的影响。实验结果表明 ,在不同的光照度下孔隙率会出现一极大值。从光化学过程对这一结果进行了理论分析。