纳米集成电路用硅基半导体材料

随着超大规模集成电路设计线宽向纳米尺寸过渡，对半导体硅材料的性能和参数提出了更加严格的要求。本文阐述了绝缘体上硅(SOI)和锗硅(SiGe)等主要硅基半导体材料的研究进展，讨论了这些材料应用于纳米集成电路和微电子、光电子器件的经济技术前景。     

用于应变硅和化合物半导体的锗前驱物

随着Ge重要性的提高,需要寻找比GeH4更适用的前驱物。本文对用于应变Si和化合物半导体集成电路的两种新型Ge前驱物的品质特性进行了探讨。     

LPCVD-SiGe薄膜的物理及电学特性

采用低压化学气相沉积法(LPCVD),分别在n-Si和SiO2衬底上制备Si1-xGex薄膜。Ge的组分比由俄歇电子谱(AES)测定。对n-Si和SiO2衬底上的Si1-xGex分别进行热扩散和热退火处理,以考察热扩散和退火条件对薄膜物理及电学特性的影响。薄膜的物相由X射线衍射(XRD)确定。其薄层电阻、载流子迁移率及浓度分别由四探针法和霍尔效应法测定。基于XRD图谱,根据Scherer公式,估算出平均晶粒大小。数值拟合得到霍尔迁移率与平均晶粒尺寸为近似的线性关系,从而得出LPCVD-Si1-xGex薄膜的电输运特性基本符合Seto模型的结论。     

用于测辐射热计热敏材料的多晶锗硅薄膜的研究

根据测辐射热计对热敏感材料的要求,采用超高真空化学气相淀积(UHVCVD)法制备出多晶Si0.7Ge0.3薄膜,研究了B离子注入剂量、退火工艺与电导率和电阻温度特性的相关性,因此确定出了最佳的工艺条件,并利用其制备出了探测率高达3.75×108cmHz1/2.W-1的测辐射热计。     

钴镍与多晶锗硅的固相反应和肖特基接触特性

采用离子束溅射淀积非晶锗硅薄膜,通过热扩散进行磷掺杂,制备弱n型的多晶锗硅薄膜.用X射线衍射表征了在快速热退火条件下,钴和镍与多晶锗硅的固相反应.利用室温I-V法研究了钴镍与多晶锗硅的接触特性,发现能形成比较理想的肖特基接触.拟合I-V曲线得到接触参数,两样品的表观势垒高度都在0.56～0.59ev之间.实验结果表明,300～600℃退火对肖特基势垒高度没有显著影响.     

热丝法氢处理多晶硅锗薄膜

优化了热丝法氢处理多晶硅锗薄膜工艺条件.通过测试材料暗电导的温度特性得出多晶硅锗材料的电导激活能,从而考察氢处理效果.结果表明,采用此技术可有效减少多晶硅锗薄膜中的缺陷态.在优化氢处理时衬底和热丝的温度后,可以把处理时间缩短致30min之内,明显短于其他氢处理技术.     

Ni诱导非晶SiGe薄膜结晶

采用Ni诱导结晶的方法在氧化硅衬底上制备多晶SiGe薄膜.通过X射线衍射(XRD)、俄歇电子深度分布谱(AES)等测试方法对获得的多晶SiGe薄膜特性进行了表征,并对退火气氛中氧的存在对非晶SiGe结晶的影响进行了研究.研究表明Ni的参与可以显著降低非晶SiGe薄膜的结晶时间以及结晶温度;退火气氛中氧的存在对非晶SiGe结晶有明显阻碍作用;采用先在高纯N2(99.99%)气氛下快速热退火(RTA)预处理,再在普通退火炉中长时间退火的方法可以明显改善非晶SiGe薄膜的结晶情况     

现代介质薄膜

介质薄膜是一类重要的电子薄膜。现代常用的介质薄膜种类很多，按其成分可分为无机薄膜、有机薄膜和复合薄膜三类。同一种介质薄膜当制造工艺略有不同时，就会出现性能差别较大的结果，且随着膜厚的减小，这种现象表现得越来越明显。现在介质薄膜的进展可归纳为：（１）成膜技术的提高，其工艺特点是精细、程控和准确；（２）薄膜下限厚度的减小，如陶瓷薄膜已降到１μｍ，大量生产的高分子聚合物薄膜已降至１００ｎｍ；（３）涌现出了不少新型介质薄膜。从８０年代以来兴起了对纳米级介质薄膜的研究热潮     

热丝法氢处理多晶硅锗薄膜

优化了热丝法氢处理多晶硅锗薄膜工艺条件.通过测试材料暗电导的温度特性得出多晶硅锗材料的电导激活能,从而考察氢处理效果.结果表明,采用此技术可有效减少多晶硅锗薄膜中的缺陷态.在优化氢处理时衬底和热丝的温度后,可以把处理时间缩短致30min之内,明显短于其他氢处理技术.     

高失配半导体薄膜材料的纳米异质外延新技术

纳米异质外延技术是制备高失配半导体薄膜的一种纳米制作技术路线,随着超大规模集成电路纳米图样加工技术的进步,它将在制备无缺陷密度且单晶品质完美的高失配半导体薄膜材料中发挥巨大的作用。详细地综述了纳米异质外延技术的原理,介绍了纳米图样制作技术并展示了运用纳米异质外延技术在Si(111)衬底上实现高失配GaN(失配度为20%)薄膜材料及在Si(100)衬底上实现InP薄膜材料的高品质单晶外延生长。     

TiO2薄膜的热处理晶化及形貌研究

对Si(111)和Si(100)衬底上用化学气相沉积法制成的TiO2薄膜进行了不同温度的热处理，并用原子力显微镜对处理后薄膜的形貌变化进行了观察。X－射线衍射分析表明形貌变化过程即晶化过程。晶化物相为金红石。晶化程度（或形貌变化程度）与热处理的温度有次数（或热处理时间）有关。Si(111)衬底上TiO2晶化形貌为杂乱分布的柱状、板状，定向不好；而Si(100）衬底上TiO2晶化形貌为定向较好的四方柱状或板状，这是因为Si(100)与金红石（001）都属四方对称结构，两相结构在此方向上容易匹配的结果。在相同热处理条件下，Si(111)衬底比Si(100)衬底上TiO2晶化程度高，说明非定向附生的晶化作用比定向附生的晶化作用容易实现。     

固态介质薄膜的电击穿场强

对于微电子和光电子元器件及其集成电路来讲,固态介质薄膜是一类重要的基础材料。它们的电击穿场强是一个特殊的特性参数。本文从理论上论述了这类薄膜的电击穿场强,并概述了现在所用的测试方法和多位研究者得出的测试结果。此外, 文中还分类提出了这类薄膜内的弱点类型。     

功能薄膜在薄膜电致发光显示技术中的应用

薄膜电致发光(thin film electroluminescence,简称TFEL或EL)显示器件,具有全固化、主动发光、重量轻、视角大、反应速度快、使用温度范围广等诸多优点,有着广泛的应用前景。TFEL器件的结构中包括了多种功能薄膜的应用,器件性能的好坏决定于各种功能薄膜的合理选择及其制备工艺。本文对TFEL器件中的功能薄膜进行了介绍。     

YMnO_3薄膜的铁电性能及其应用

对金属 -铁电体 -半导体场效应晶体管器件而言 ,具有六方晶系结构的稀土锰酸盐 ( Re Mn O3)是性能优良的薄膜材料 ,它们的介电常数低 ,仅仅只有单一的极化轴 ,没有挥发性的元素 Pb、Bi等。本文作者对 Re Mn O3材料的结构特征、制备方法及其铁电性能等进行了介绍 ,并指出存在的困难及其发展方向。     

Al掺杂半导体Mg2Si薄膜的制备及电学性质

采用磁控溅射方法和热处理工艺在Si衬底上制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,研究了不同Al质量分数对Mg2Si薄膜结构及其电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Al掺杂Mg2Si薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质进行表征和分析.结果表明:采用磁控溅射技术在Si衬底上成功制备了不同Al质量分数的Mg2Si薄膜,样品表面表现出良好的连续性,在Mg2Si (220)面具有择优生长性.随着质量分数的增加,结晶度先增加后降低,晶粒尺寸减小,且在Al质量分数为1.58％时结晶度最好.此外,样品电阻率也随着Al质量分数的增加逐渐降低,表明Al掺杂后的Mg2Si薄膜具有更好的导电性,这对采用Mg2Si薄膜研制半导体器件有着重要的意义.