MOCVD技术及其源材料

外延生长技术是制备半导体材科，特别是半导体器件的重要方法之一，用外延方法可以制作某些结构复杂的半导体器件。半导体材料和器件这种需要促使多种外延技术得到了发展和应用。其中包括汽相外延(VPE)、液相外延(LPE)和分子束外延(MBE)。汽相外延生长中又可依据原料的不同分为氯化物工艺、氢化物工艺和MOCVD工艺(金属有机化合物化学汽相淀积)。     

半导体工艺中使用的特种气体

日本的半导体工业，以优异的半导体生产技术和其创造能力，在世界上取得了惊人的发展。     

用MOCVD法在LiGaO2(001)上生长GaN的研究

LiGaO2单晶是目前所知的GaN最为理想的衬底材料，本研究用金属有机物气相沉积法（MOCVD）在LiGaO2(001)衬底上进行了外延生长GaN膜的试验，生长出了表面较为平整的GaN外延膜。应用原子力显微镜（AFM）、X射线粉末衍射（XRD）和高分辨X射线双晶衍射分别对衬底对外延膜和衬底材料进行了分析测试。结果表明，用MOCVD法可以在LiGaO2(001)衬底上生长出较高质量的无掺杂GaN(0001)外延膜。但由于MOCVD法是在高温还原气氛中生长GaN外延膜的，LiGaO2在这种气氛中不够稳定，实验发现衬底材料在生长过程中部分样品发生开裂，但没有发生相变。     

集成电路制造工艺及其使用的气体

从半导体制造工艺晶体生长与社底制备、氧化、扩散、外延生长、化学汽相淀积、物理淀积、离子注入,刻蚀、光刻、合金化和焊接等方面,叙述了对气体使用的要求。     

MOCVD生长温度控制p型InGaN形貌和电学特性提高LED光功率

利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN∶Mg薄膜,通过改变外延生长温度优化p型InGaN∶Mg表面形貌和电学特性。在800℃,InGaN的空穴浓度为1.9×1019cm-3,电阻率较低,通过原子力显微镜观察到粗化的样品表面有很多圆丘,其均方根粗糙度是所有样品中最高的,综合粗化的表面和优化电学特性的p-InGaN接触层的LED光功率提高23%。     

几种特气在半导体工艺中的应用

在半导体工艺中，如低压化学气相沉积法（LCVD）制备多晶硅和氮化硅薄膜，以及等离子刻蚀等工艺，都要使用特种气体。有些特种气体我国已有生产，如氨气、氯化氢。有些特种气体在半导体工艺中很有用途，但到目前为止，还没有生产单位，或质量没有过关。现介绍我所在半导体工艺中需用的几种特种气体。     

半导体材料研究的新进展

概述了目前半导体材料研究最有代表性的超薄层微结构材料的新进展。由于MBE、MOCVD和CBE等先进材料生长设备的创立和完善,大大促进了超薄层微结构材料的迅速发展,使微电子和光电子器件的设计从“杂质工程”发展到“能带工程”。主要介绍了国际上从晶格匹配材料体系到晶格失配的应变异质结构材料体系的研究成果及研究动向;简述了我国的超薄层微结构材料研究现状,并提出了一些意见。     

气体中微量水份的测定一露点法和氧化铝电容法

在半导体材料及电子器件生产中，要用到诸如氢、氮、氧、氩和氦等高纯气体，气体纯度严重影响产品质量。如氢，氮等气体及其流经的系统中的水份和氧，对硅及Ⅲ一V族化合物是极其有害的杂质。在硅外延工艺中，氢中水份达100vpm时，硅外延层会变成多晶结构。在MOS大规模集成电路的硅栅多晶薄膜工艺中，若稀释气体中含有微量水份，使多晶硅薄膜中夹有“氧化硅集团”，从而在刻蚀多晶硅薄膜时，造成多晶硅脱落，致使电学性能变坏。由上可知，对高纯气体及其流经系统中的微量氧和水份必须进行监测和控制。     

半导体用特种气体的处理方法干法处理装置

在硅半导体生产中，作为单晶硅、氮化膜、氧化膜气相成长用气；作为硅铝膜蚀刻用气，需消耗多种氢化物(如甲硅烷、砷烷、磷烷)和卤化物(如三氯化硼、三氟化硼、氯化氢)。作为光电管和高速管用而大有希望的Ⅲ-V族半导体的生产过程中，同样消耗这类气体。     

基于薄膜SOI材料的GaN外延生长应力释放机制

本文研究了SOI衬底上采用MOCVD方法生长GaN材料的应力释放机制.采用SIMOX工艺制备的具有薄膜顶层硅的SOI材料作为外延生长的衬底材料,采用MOSS在位检测系统以及拉曼测试作为GaN内部应力的表征手段.结果表明,SOI材料对硅基GaN异质外延中的晶格失配应力和热应力的释放都有显著作用.薄膜SOI材料通过顶层硅与外延层的界面滑移,将一部分晶格失配应力通过界面的滑移释放,并且通过柔性薄膜顶层硅自身的应力吸收作用,将一部分热失配应力转移到衬底,从而有效地降低了GaN外延层的张应力.     

Si(111) 衬底上3C-SiC的超低压低温外延生长

研究了发展一种Si衬底上低温外延生长3C－SiC的方法。采用LPCVD生长系统，以SiH4和C2H4为气源，在超低压（30Pa) ,低温（900℃）的条件下，在Si(111衬底上外延生长出高质量的3C－SiC薄膜材料。采用俄歇能谱（AES），X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）等分析手段研究了SiC薄膜的外延层组分，晶体结构及其表面形貌。AES结果表明薄膜中的Si/C的原子比例符合SiC的理想化学计量比，XRD结果显示了3C－SiC外延薄膜的良好晶体结构，AFM揭示了3C－SiC薄膜的良好的表面形貌。     

用MOVPE技术生产明天的太阳能电力

开发高性能化合物半导体太阳电池的兴趣在不断增长。三结GaInP／Ga（h）As／Ge电池的转换效率已达到39％。许多公司正在研制与这些电池配套使用的聚光器系统。本文从研究者利用MOVPE（金属有机物气相外延）技术生长其它化合物半导体器件所积累经验的角度评述了化合物半导体电池工艺。描述了目前多结电池的一般结构及需要解决的某些问题，正在研究旨在使转换效率达到≥40％的新的器件结构，此项工艺增长潜力巨大，因为高效多结聚光器系统有可能以较大份额进入PV市场。     

脱除氢气流中AsH3和PH3的专用浸渍活性炭及滤毒罐

在半导体领域的金属有机物化学气相沉积（MOCVD）过程中,排出含有剧毒AsH3和PH3的氢气,必须经过治理达标才能放空。为此,在从瑞典引进的MOCVD装置VP50－RP中,配套使用了德国Drager B3P3滤毒罐。研制出一种新型四元浸渍活性炭及滤毒罐,其在同等条件下对氢气流中AsH3和PH3的脱除能力为Drager B3P3罐的2倍－3倍。     

精确测定In_xGa_(1-x)N晶体薄膜中铟含量的卢瑟福背散射法研究

采用金属有机化合物气相淀积法(MOCVD)在蓝宝石上生长InxGa1-xN/Ga N晶体薄膜,Ga N缓冲层的厚度为2.5μm,InxGa1-xN晶体薄膜的厚度大约800 nm,通过光致发光光谱仪测量样品发光峰的峰值,确定铟镓氮晶体薄膜中铟分布的均匀性,取样品均匀性良好的铟镓氮晶片进行卢瑟福背散射实验,每个实验室测量6个样品,两个实验室共同完成,对数据进行分多层精确拟合分析,获得外延层中的xIn,xIn值由多层拟合结果的加权平均值和定值不确定度组成。研究结果表明:采用入射离子4He,能量为2 000 ke V,散射角为165°时,铟镓氮晶片中铟含量(x=20.46%)的相对测量不确定度为2.47%,包含因子k=2。     

3UCVD SiGe工艺的神经网络模型

介绍了用于生长SiGe材料的3UCVD设备的简要情况。对3UCVD工艺系统构建了神经网络模型；基于误差反向传播（BP）学习算法设计了一种自动调整网络结构和训练精度的网络训练方法；利用3UCVD工艺实验的数据样本编制程序，对数据样本进行了训练拟合；并利用训练后的网络进行了工艺预测，网络预测的结果和实验结果符合良好。     

低温多晶硅薄膜的制备工艺研究

低温多晶硅薄膜是制备高性能薄膜晶体管的首选材料，由其制成的薄膜晶体管由于在平板显示器件驱动中所展现的优越性能而受到广泛关注。本文系统介绍了低温多晶硅薄膜的三种制备方法-金属诱导横向晶化法、准分子激光晶化法和电感耦合等离子体化学气相沉积法的原理和研究进展，比较了它们之间各自的优缺点，最后对该领域的发展前景进行了展望。     

GaN/Al_2O_3(0001)上Ge薄膜的CVD外延生长

本工作采用化学气相淀积方法,以GcH4为反应气源,以InN/CaN/Al2O3(0001)复合衬底作陪片,在CaN/Al2O3(0001)复合衬底上外延生长了Ge薄膜,并对生长机理进行了探讨.研究结果表明直接在N2气氛下外延得到了多晶Ge薄膜,表面较平整,由吸收光谱得出其带隙宽度为0.78 eV;经过H2预处理,CaN/Al2O3复合衬底表面出现金属In的沉积,外延Ge薄膜沿(111)方向择优生长,晶体质量较高.     

生长参数对Si1-xGex:C合金薄膜中元素分布的影响

用化学气相淀积方法在Si(100)衬底上外延生长Ge组分渐变的Si1-xGexC合金薄膜.本文通过能量色散谱仪乔(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对合金薄膜的元素深度分布和表面形貌进行了表征,分析研究了外延层的生长温度、生长时间对Si1-xGexC合金薄膜性质的影响.结果表明,Si1-xGexC外延层生长温度和生长时间一定范围内的增加加强了岛与岛之间的合并,促进了衬底Si原子向表面扩散、表面Ge原子向衬底扩散,且生长温度比生长时间对Si、Ge原子互扩散的影响大.