在SOI材料上制备高质量的氧化铪薄膜

用电子束蒸发氧化铪靶的方法．在SOI(绝缘体上硅)材料上制备了氧化铪薄膜，随后在氮气中进行快速退火(600℃．300s)。借助掠角X射线衍射(GAXRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)技术分析了样品的微观结构．研究了样品在退火前后发生的组成及结构变化．结果表明退火后氧化铪薄膜由退火前的非晶态转变为单斜结构的多晶态，薄膜中的O／Hf原子比较退火前更接近化学计量比2。借助扩展电阻探针(SRP)技术考察了退火前后薄膜的电学性能．证明在SOI材料上制备的多晶氧化铪薄膜同样具有较好的电介质绝缘性能。     

氮元素对高k铪基介电薄膜总剂量抗辐射性能的影响研究

本文采用MIS电容结构,结合10keVX射线辐照试验,研究了HfON和HfO2介电薄膜的总剂量抗辐射性能。研究结果表明,在0—30kGy(Si)的辐照总剂量下,以HfON薄膜为绝缘层的MIS结构的平带电压漂移均远低于HfO2MIS电容结构。从微观角度探讨了氮元素对改进高k铪基介电薄膜总剂量抗辐射性能的作用机理。     

Effects of Al2O3 on Thermal Stability and Electrical Reliability of HfO2 Film on Strained SiGe

研究了阻挡层Al2O3对应变SiGe上HfO2 薄膜的热稳定性和电学可靠性的影响。高分辨透射电镜(HRTEM)像表明,阻挡层使HfO2在700 °C温度下退火后仍然是非晶的。散能X射线谱(EDS)分析表明,阻挡层抑制了Si原子在HfO2薄膜中的扩散。X射线光电子谱(XPS)测试表明,阻挡层抑制了界面处HfSiO和GeOx的生长。电学测试分析说明,带有阻挡层的MIS电容的电学性能得到提高,包括60Co γ射线辐射后较高的电容密度、较低的缺陷密度、以及较小的平带电压漂移。     

氧离子和氮离子共注入硅形成SOI结构的俄歇能谱研究

本文中研究了O~+(200keV,1.8 ×10~(18)cm~(-2))和 N~+(180keV,4 ×10~(17)cm~(-2))共注入Si形成 SOI(Silicon on Insulator)结构的界面及埋层的微观结构.俄歇能谱(AES)和光电子能谱(XPS)的测量和研究结果表明:O~+和N~+共注入的SOI结构在经1200℃,2h退火后,O~+和N~+共注入所形成的绝缘埋层是由SiO_2相和不饱和氧化硅态组成;在氧化硅埋层的两侧形成氮氧化硅薄层;表面硅-埋层的界面和埋层-体硅的界面的化学结构无明显差异.这些结果与红外吸收和离子背散射谱的分析结果相一致.对这种SOI结构界面与埋层的形成特征进行了分析讨论。     

新型图形化SOI LDMOS结构的性能分析

提出一种图形化SOI LDMOSFET结构,埋氧层在器件沟道下方是断开的,只存在于源区和漏区.数值模拟结果表明,相对于无体连接的SOI器件,此结构的关态和开态击穿电压可分别提高57%和70%,跨导平滑,开态 I-V 曲线没有翘曲现象,器件温度低100K左右,同时此结构还具有低的泄漏电流和输出电容.沟道下方开硅窗口可明显抑制SOI器件的浮体效应和自加热效应.此结构具有提高SOI功率器件性能和稳定性的开发潜力.     

高阻硅基GaN晶片上MIS栅结构GaN HEMT射频器件研制

5G 通信中3. 4~3. 6 GHz 是主要使用频段。GaN 射频器件由于高频、低功耗、高线性度等优势,满足5G 通信应用需求。文中在高阻硅基GaN 外延片上研制了AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT),并分析了金属鄄绝缘层鄄半导体(Metal-Insulator-Semiconductor,MIS)栅对器件直流和射频特性的影响。研究发现:相比于肖特基栅结构,MIS 栅结构器件栅极泄漏电流减少2~5 个数量级,漏极驱动电流能力和跨导提高10%以上;频率为3. 5 GHz 时,增益从1. 5 dB 提升到4. 0 dB,最大资用增益从5. 2 dB 提升到11. 0 dB,电流增益截止频率为8. 3 GHz,最高振荡频率为10. 0 GHz。     

p-GaN在不同掩膜和刻蚀气体中的ICP刻蚀

p-GaN栅沟槽侧壁与AlGaN表面特性直接影响栅注入(GIT)型AlGaN/GaN HEMT器件的输出特性及击穿特性.对比研究了两种刻蚀气体(SF6/BCl3和Cl2/N2/O2)及不同的刻蚀掩膜层(SiO2,Si3N4和光刻胶)对AlGaN上p-GaN的选择性刻蚀结果,利用原子力显微镜(AFM)对刻蚀沟槽的表面形貌进行表征,并通过I-V测试其电学性能.结果显示,以Cl2/N2/O2为刻蚀气体,且体积流量为18,10和2 cm3/min时,p-GaN刻蚀速率稳定且与AlGaN的刻蚀选择比较高(约30),并且可使p-GaN刻蚀自动停止在AlGaN界面处.此外,以Si3N4作为刻蚀掩膜,可以获得表面光滑、无微沟槽且侧壁垂直度较好的沟槽结构.采用上述刻蚀工艺制备的GIT结构器件的漏端关态电流相比肖特基栅降低约2个量级,阈值电压约为0.61 V,峰值跨导为36 mS/mm.     

利用改善的体连接技术制备SOI LDMOSFET

对功率器件中常用的体连接技术进行了改进,利用一次硼离子注入技术形成体连接.采用与常规1μm SOI(硅-绝缘体)CMOS工艺兼容的工艺流程,在SIMOX SOI片上制备了LDMOS结构的功率器件.器件的输出特性曲线在饱和区平滑,未呈现翘曲现象,说明形成的体连接有效地抑制了部分耗尽器件的浮体效应.当漂移区长度为2μm时,开态击穿电压达到10V,最大跨导17.5mS/mm.当漏偏压为5V时,SOI器件的泄漏电流数量级为1nA,而相应体硅结构器件的泄漏电流为1000nA.电学性能表明,这种改善的体连接技术能制备出高性能的SOI功率器件.     

高温注入离子的扩散和激活行为的研究

本文应用二次离子质谱（ＳＩＭＳ），微分霍尔效应和透射电镜（ＴＥＭ）研究了硅中高温注入砷离子的扩散和激活行为．将１８０ＫｅＶ，１×１０１５ｃｍ－２砷离子在５００℃至１０００℃的温度范围内注入硅．研究结果表明：在５００℃至８５０℃注入时所发生的异常扩散和载流子浓度及迁移率深度分布与剩余缺陷的分布密切相关；而且随着注入温度的增高，砷的增强扩散亦增强，同时所形成的剩余缺陷减少．在注入温度高于８５０℃时，随着注入温度的增高，砷的增强扩散效应减弱．在５００℃至１０００℃的注入温度，与热扩散相比，砷的增强扩散效应显著；     

离子束增强沉积氮化铝薄膜的电绝缘性能研究

AlN薄膜作为绝缘层材料，在微电子领域的高温高功率器件中有很大应用潜力。采用离子束增强沉积(IBED)法制备了AlN薄膜，采用X光电子能谱(XPS)和电容-电压/电流-电压(C-V/I-V)等方法对AlN薄膜的微观结构和绝缘性能进行了研究，得到了影响薄膜电绝缘性能的主要参数。研究结果表明，沉积过程中向IBED系统通入一定的氮气可有效提高薄膜的N／Al，使其接近化学计量比(从0．53：1到0．81：1)及电绝缘性能(击穿电场约为1．42MV／cm)。