基于热扩散制备平面PN结InSb红外焦平面芯片

研究了一种基于在锑化铟衬底材料上以热扩散工艺制备平面PN结的红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片结构及其工艺流程。根据锑化铟材料的特性设计了新的焦平面器件制备流程,选择了等离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)薄膜作为扩散工艺中的掩膜材料。在此基础上制备出了具有较好的I-V特性曲线的焦平面芯片。     

低应力PECVD SiC晶圆级薄膜封装新技术

为了解决MEMS封装过程中易对微致动件造成损伤的问题,提出了一种低成本、与CMOS工艺兼容的晶圆级薄膜封装技术,用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法制备的低应力SiC作为封装和密封材料。此材料的杨氏模量为460 GPa,残余应力为65 MPa,可使MEMS器件悬浮时封装部位不变形。与GaAs,Si半导体材料相比,SiC具有较佳的物理稳定性,较高的杨氏模量等性能优势。将PECVD薄膜封装技术用于表面微结构和绝缘膜上Si(SOI)微结构部件(如射频开关、微加速度计等)封装中,不仅减小了封装尺寸,降低了芯片厚度,简化了封装工艺,而且封装芯片还与CMOS工艺兼容。较之晶圆键合封装方式,此晶圆级薄膜封装成本可降低5%左右。     

PECVD参数对含氢非晶碳刻蚀特性的影响研究

分析了射频等离子体增强化学气相淀积(RFPECVD)参数对含氢非晶碳(α-C∶H)刻蚀特性的影响规律。首先,针对射频功率、丙烯流量、反应腔压强、极板间距等工艺参数对膜层刻蚀特性的影响进行了实验,并通过确定性筛选设计方法产生实验矩阵。然后,采用RFPECVD工艺在硅衬底上淀积α-C∶H。最后,运用多元回归方法对刻蚀速率、刻蚀均匀性进行了研究。结果表明,淀积工艺参数的变化对膜层的均匀性没有影响,对膜层的刻蚀速率有影响。该工艺参数对刻蚀特性的影响研究对优化CVD工艺具有参考价值。     

用于X射线闪烁屏的硅微通道阵列整形技术

为制备用于X射线闪烁屏的高开口面积比硅微通道阵列,研究了四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液温度和质量分数对硅(100)晶面和(110)晶面腐蚀速率的影响.通过金相显微镜观测硅微通道端面尺寸并计算腐蚀速率,分析了硅(100)晶面和(110)晶面腐蚀速率比对硅微通道阵列孔形的影响,探讨了TMAH溶液温度和质量分数与硅微通道阵列开口面积比的关系.研究表明,硅(100)晶面和(110)晶面的腐蚀速率比是影响硅微通道阵列开口面积比的主要因素.当硅(100)晶面与(110)晶面腐蚀速率比大于√2时,得到具有高开口面积比的正方形硅微通道阵列.使用质量分数为1％的TMAH溶液在40℃的溶液温度下,制备出开口面积比大于81％的正方形硅微通道阵列.通过高温填充CsI (TI)制备出基于硅微通道的X射线闪烁屏,X射线成像结果表明通道整形技术有助于提高闪烁屏的性能.     

制做集成电路芯片的工艺技术(二)

二、外延淀积1.外延工艺外延工艺是一种在衬底上生长同样结构晶体的高温化学工艺.为获得与基片材料“相似”的外延层,应满足以下条件:(a)衬底和淀积层的原子间距必须大致相等.(b)按预定的衬底晶向淀积.(c)提高衬底温度使源热分解,但又不使衬底分解或蒸发.     

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100Ω·cm.     

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.     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

锗硅基区异质结双极型晶体管(GeSi-HBT)的研制

<正>GeSi/Si异质结构材料因其物理特性及其与硅平面工艺的相容性,是制备一系列高频、高速、低温器件的新型半导体材料,可用于通讯、雷达、遥感、计算机、低温电子学等领域。 南京大学与南京电子器件研究所合作,在国内首次研制出GeSi-HBT器件。该器件结构如图1所示。在N~+-Si(100)衬底上外延n-Si层作为集电区,采用快速辐射加热/超低压化学气相淀积(RRH/VLP-CVD)外延方法制备掺硼的GeSi基区,用PECVD方法生长掺磷的p-Si:H发射区。工艺上采取了一系列措施,完成了GeSi-HBT器件的制备。     

无掩模硅图形衬底上3C-SiC的异质外延生长

采用低压化学气相沉积方法在无掩模的硅图形衬底上异质外延生长3C-SiC.硅图形衬底采用光刻和ICP刻蚀得到.图形由平行长条状沟槽和台面组成,其中沟槽宽度为1～10μm不同间隔,沟槽之间距离为1～10μm不同间隔.对于在不同的沟槽和台面尺寸区域3C-SiC的生长进行了详细研究.采用扫描电镜分别观察了不同区域的生长形貌,分析了图形衬底结构上SiC的生长行为.其中合并生长形成的空气隙结构可以释放由Si和SiC晶格失配引起的应力,从而可以用来解决SiC生长中的晶片翘曲问题,进行厚膜生长.XRD结果表明此无掩模硅图形衬底上得到3C-SiC(111)取向生长.     

Silicon carbide MEMS for harsh environments

Silicon carbide (SiC) is a promising material for the development of high-temperature solid-state electronics and transducers, owing to its excellent electrical, mechanical, and chemical properties. This paper is a review of silicon carbide for microelectromechanical systems (SiC MEMS). Current efforts in developing SiC MEMS to extend the silicon-based MEMS technology to applications in harsh environments are discussed. A summary is presented of the material properties that make SiC an attractive material for use in such environments. Challenges faced in the development of processing techniques are also outlined. Last, a review of the current stare of SiC MEMS devices and issues facing future progress are presented     

Nanostructured thin films based on TiO2 and/or SiC for use in photoelectrochemical cells: A review of the material characteristics,synthesis and recent applications

In solar energy harvesting research, there is growing interest in the study of photoelectrochemical (PEC) properties of the following classes of semiconductor materials: metal oxides and silicon-based compounds. The motivation is that such materials are being successfully used as photoelectrode in PEC cells. Special attention has been given to the wide band gap materials. This review discusses, from the material science perspective, the recent literature relating to two wide band gap semiconductor materials: one metal oxide, titanium dioxide (TiO₂), and one silicon-based compound, silicon carbide (SiC). Emphasis is placed on TiO₂ and SiC thin films for PEC applications. Materials characteristics, synthesis methods and recent photocatalytic applications are presented. Finally, the interesting effect of the efficiency increase of PEC devices developed from a hetero-junction of TiO₂ and SiC is discussed.     

Direct electrodeposition of highly ordered magnetic nickel nanowires on silicon wafer

Highly ordered nickel nanowire (50 and 12 nm in diameter) arrays were successfully deposited into the nanoporous alumina template film on a gold-coated silicon wafer. The electrodeposited nickel nanowires have a preferred (220) fibre texture, that is the [110] direction parallel to the wire axis. With electropolishing, nanoporous alumina template with ordered and uniform pores was prepared by anodisation. By complete removal of the barrier layer and careful control of electrodeposition procedures, nearly 100% pore filling of uniform nanowires can be directly deposited onto the Au-coated silicon substrate, therefore no pattern transfer is necessary and incorporation of these nanowires into silicon-based devices is readily possible     

一种新型SiC SBD的高温反向恢复特性

与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围.设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢复特性.实验结果表明,温度每上升100℃,SiC SBD反向电压峰值增幅为5%左右,而反向恢复电流与反向恢复时间受温度影响不大;温度每升高50℃,反向恢复损耗功率峰值降低5%.实验结果表明该SiCSBD在高温下能够稳定工作,且具有良好的反向恢复特性,适用于卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测等需要大功率、耐高温和高速器件的领域.     

A modular micro-fluidic platform for cells handling by dielectrophoresis

The physical manipulation of biological cells is of vital importance in the development of miniaturized systems for biological analyses. Dielectrophoresis (DEP) has been reported as a promising method for cell manipulation without physical contact, since it exploits the dielectric properties of cells suspended in a micro-fluidic sample, under the action of high-gradient electric fields. In view of a more extended use of DEP phenomena in lab-on-chip devices, we have worked on a silicon-based platform with microfabricated electrodes, which can offer integrated solutions for a wide variety of applications, customizable for specific user needs. The platform is composed of several functional units, organized in characterization modules for the dielectric analysis and in cell manipulation stages that can be rearranged on a single chip, depending on the target application. It, therefore, represents a complete and innovative research solution, suitable for industrial applications. The non-uniform electric field for cell manipulation is generated by micro-electrodes, patterned on the silicon substrate of micro-fluidic channels, using standard micro-fabrication techniques. Numerical and parametrical modelling using the finite element method was performed to simulate the electric field distribution, quantify the DEP force and, thus, to optimize the geometry of each functional module. In this paper, we report preliminary experimental results obtained by testing some fabricated units using Saccharomyces cerevisiae cells and sheep red blood cells. A system based on the combination of some selected modules is, finally, proposed for sorting cell subpopulations.     

碳化硅材料的特性,制备及其应用

本文概述了宽禁带半导体碳化硅的电学特性、结晶多型体和能带结构,较全面地总结了碳化硅晶体的生长方法和薄膜制备工艺,并对其主要应用也作了扼要的介绍。     

硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线及其若干半导体器件

综述了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线与异质结制备技术的研究进展.针对基于Ⅲ-Ⅴ族纳米线的半导体器件,重点介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管的研究现状,详细介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管和隧穿场效应晶体管的制备流程、工艺技术和器件的电学性能,并对影响器件电学性能的因素进行了分析.概括介绍了硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线激光器和硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池的研究成果,基于硅衬底的Ⅲ-Ⅴ族纳米线太阳电池为低成本、高效能的太阳电池领域开辟了新途径.研究结果表明,采用硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线制备的场效应晶体管、激光器及太阳电池等半导体器件相对于Si,Ge等传统半导体材料制备的器件有着巨大的优势,在未来集成电路技术中具有越来越大的影响力.     

尺寸分布优化的硅基纳米材料的制备及其光致发光特性研究

纳米材料尺度的均匀性分布是保证纳米硅材料高效发光的基本要求,而纳米材料尺度分布的不均匀性却是纳米硅材料制备过程中的常见问题.在激光烧蚀沉积纳米硅材料中采用挡板技术和背散射技术提高了材料的尺度分布的均匀性,减少了材料表面的大颗粒,有效改善了材料的发光特性,使材料的发光强度提高,且发光峰的半峰宽变窄.     

SiC电力电子器件研究现状及新进展

由于硅材料本身的限制,传统硅电力电子器件性能已经接近其极限,碳化硅(SiC)器件的高功率、高效率、耐高温、抗辐照等优势逐渐突显,成为电力电子器件一个新的发展方向.综述了SiC材料、SiC电力电子器件、SiC模块及关键工艺的研究现状,重点从材料、器件结构、制备工艺等方面阐述了SiC二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结晶型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)及模块的研究进展.概述了SiC材料、SiC电力电子器件及模块的商品化情况,最后对SiC材料及器件的发展趋势进行了展望.     

应用于柔性电子的超薄硅基芯片研究进展北大核心

柔性电子技术在近些年得到了快速发展，越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路，但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化，并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎，导致芯片性能退化甚至失效。因此，超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下，文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展，介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术，并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望，为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。