SiC功率器件离子注入和退火设备及工艺验证

针对SiC功率器件工艺制程中离子注入和激活退火的技术难题,利用爱发科公司自行设计并开发的高温离子注入设备(ULVAC,IH-860DSIC)、碳膜溅射设备(ULVAC,SME-200)和高温激活退火设备(ULVAC,PFS-6000-25)。通过计算模拟、AFM对比结果、Hall电阻测定和RHEED图像分析等表征手段,研究了高温高能多步注入、碳膜覆盖技术和退火温度分别对SiC器件的物理特性、表面特性及电学特性的影响。结果表明,采用500℃Al离子注入浓度为5×1018cm-3、20 nm厚碳膜溅射技术和1 700~2 000℃激活退火技术,能够实现具有良好表面特性和电学特性的p型SiC掺杂工艺。设备的稳定性已在多条SiC生产线上用于制造SiCSBD器件和SiC-MOSFET器件完成工艺验证。     

表面包裹碳膜的纳米氧化锆粉体的烧结

本文采用表面包裹碳膜后的粉体及无压烧结的方法来制备纳米氧化锆陶瓷块体材料，并分析烧结体的性能及影响烧结体性能的各种因素，探讨获得高致密度、晶粒细小的纳米陶瓷的方法。     

碳化硅表面制备双层碳膜获成功

近日,中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研究发展中心在四氯化碳气氛下碳化硅表面双层碳膜制备方面取得了新进展。     

退火工艺对Al离子注入的4H-SiC表面形貌的影响

通过应用多次Al离子注入和CVD中的高温退火技术,在SiC片表面形成了p型层。p型层中各深度下Al的浓度均为110¹⁹cm^-3,层厚为550nm。本文应用三种不同的退火工艺对注入后的SiC进行退火。通过测量和比较表面粗糙度,发现通过石墨层覆盖来保护表面的退火工艺可以很好的阻止SiC表面在高温退火下的粗化,粗糙度保持在3.8nm。通过其他两种(在氩气保护下、在SiC保护片的覆盖下)退火工艺退火所得到的表面有明显的台阶,粗糙度分别为12.2nm和6.6nm。     

碳膜浆料的配制

叙述碳膜浆料的各组成材料的比例，制成的碳膜电位器的电气性能和物理性能。试验结果表明，乙炔黑、气炉黑和喷雾碳黑做碳膜浆料的导电材料，都是很好的。     

高温可靠性试验对SiC MOSFET特性参数的影响

SiC MOSFET可以提升电力电子器件的功率密度,在特高压直流输电、电动汽车等领域有较好的应用前景,但其特性参数的分散性会影响器件的长期稳定运行.对SiC MOSFET进行了168 h的高温栅偏(HTGB)和高温反偏(HTRB)试验.结果 表明,试验前后器件的阈值电压和跨导变化较大,而导通电阻和极间电容变化较小.通过拟合分析得到试验前后器件导通电阻、阈值电压和跨导的变化率与各参数数值之间的拟合曲线.最后基于测试结果,提出了一种针对1 200 V/20 A SiC MOSFET的筛选方法,以降低器件在高温可靠性试验前后的参数变化率,从而提升器件在长期高温环境中的可靠性.     

不同衬底上溅射Cu膜的表面形貌

采用磁控溅射工艺在石英、云母与Ti/Si衬底上制备100 nm厚Cu膜,并在300℃条件下进行原位退火.用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,基于粗糙度方法与分形理论对其量化表征.结果表明:分形维数Di比粗糙度Rrms更能准确地表征薄膜表面几何形态;石英衬底上Cu膜具有较为复杂的表面结构,其Df值大于沉积在云母和Ti/Si衬底上薄膜的;经过退火处理后,所有薄膜的表面形貌均趋于平滑化,Df值减小.     

退火态Cu膜表面形貌的分形特征

用磁控溅射工艺在Si基片上沉积500nm厚Cu膜,并在不同温度下进行快速退火处理。用扫描电镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌,并根据分形理论予以定量表征。结果表明：当退火温度T在小于673K范围内增加时,分形维数Dr逐渐减小;而当T增加至773K时,Dr异常增加。本文根据表面扩散、晶粒长大、缺陷形成等机制对其进行了分析。     

碳化硅反射镜表面粗糙度的优化

空间光学技术的迅猛发展对空间光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其优秀的物理性质,成为广泛应用的反射镜材料;碳化硅反射镜的光学加工研究也在国内外广泛开展。简要讨论了碳化硅反射镜的抛光机理;介绍了碳化硅材料抛光的实验方法;定性分析了碳化硅材料的抛光过程;通过大量的工艺实验和理论分析,讨论磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅反射镜表面粗糙度的影响,并对各个参数加以优化,得到了优良的实验结果。     

高阻碳膜电阻膜层TCR的改进

基于碳膜固有的负电阻温度特性，在从工艺角度解决高阻碳膜电阻膜层ＴＣＲ偏高问题的同时，通过对物质的电导率形成机理的分析，提出了以硼置换碳的改性方案，为彻底实现高阻材料国产化提供了理论和实践的依据。     

Growth of Graphene-Like Structures on an Oxidized SiC Surface

Graphene-like structures were formed on an oxidized SiC (0001) surface following thermal annealing in a vacuum at high temperatures. The SiO₂/SiC structure was annealed at 1350°C in 10⁻⁵ Torr; the SiO₂ layer was vaporized, and two layer graphene-like structures were formed on the SiC surface. This method of fabricating graphene did not require an ultra-high vacuum. In the absence of the oxide layer, a film of vertical carbon nanotubes (CNTs) was grown on the SiC surface in the same temperature range at 10⁻⁵ Torr.     

环境气压对脉冲激光烧蚀沉积纳米Si薄膜表面粗糙度的影响

薄膜表面粗糙度是表征薄膜质量的重要指标,为了探求环境气压对脉冲激光烧蚀沉积纳米Si薄膜表面粗糙度的影响,采用XeCl脉冲准分子激光器,分别在惰性气体氦气和氩气的不同气压环境下烧蚀沉积了纳米Si薄膜,用Tencor Instruments Alpha-Step 200台阶仪对相应薄膜的表面粗糙度进行了测量.结果表明,薄膜表面粗糙度开始随着气压的增大而逐渐增加,在达到一最大值后便随着气压的增大而减小.由不同气体环境下的结果比较可以看出,充氩气所得Si薄膜表面粗糙度比充氦气的小,最大粗糙度强烈地依赖于气体种类.对于原子质量较大的氩气而言,其最大粗糙度仅比低气压时高出11%,而对于原子质量较小的氦气来说,其最大粗糙度比低气压时高出314%.     

Surface Charge‐Driven Nanoengineering of Monodisperse Carbon Nanospheres with Tunable Surface Roughness

Direct pyrolysis of polymer nanospheres usually leads to severe particle aggregation, uncontrolled surface morphology, and poor solvent dispersibility of the carbonaceous analogues. The successful manipulation of surface roughness, surficial mesopores, and water dispersibility of carbon nanospheres (CNSs) is essential to meet their structural varieties and practical applications. In this study, a facile, surface charge‐driven, interfacial assembly method is reported for the synthesis of CNSs with the abovementioned properties, which involve the interfacial assembly between hetero‐charged silica nanoparticles and polymer nanospheres process. Noticeably, the surface area and pore volume of the resultant rough‐surface CNSs can be augmented remarkably compared to those of direct‐pyrolyzed CNSs. Moreover, the cooperation of uniformity and rough‐surface morphology imparts CNSs with good dispersion stability and more adsorption sites for efficiently removing and recovering water pollutants, e.g., fluorescent derivative fluorescein 5(6)‐isothiocyanate; thus, CNSs contribute greatly to environment protection and resource cyclic utilization. These findings may set the foundations for designing and constructing multifarious morphological carbon nanomaterials, with great monodispersity, surficial mesopores and rough surface, for various applications.     

氮化硅薄膜的表面平整度特性

本文利用偏心静电单探针诊断了反应室内的等离子体密度的空间分布；由Ｔｅｌｓｔｅｐ－Ｈｏｂｂｓｏ轮廓仪研究了ＥＣＲ－ＰＥＣＶＤ制备的Ｓｉ３Ｎ４薄膜的表面特性。结果表明ＥＣＲ－ＰＥＣＶＤ制备的氮化硅薄膜是一种表面均匀平整度好的薄膜。     

各向异性腐蚀表面粗糙度的"应力模型"

微电子机械系统(MEMS)关键的体加工工艺——各向异性腐蚀的样品表面会出现一定程度的不平面貌，针对这一现象提出了“应力模型”，用来解释腐蚀后表面粗糙度出现的物理机制，对表面激活能、腐蚀液激活能等物理概念进行了分析，提出了腐蚀表面粗糙度的计算公式，解释了各向异性腐蚀与表面形貌相关的实验现象。     

SiC/nc-Si多层薄膜的光致可见发光谱的紧束缚理论

用Vogl提出的sp3s紧束缚模型来研究碳化硅/纳米硅（SiC/nc-Si）多层薄膜的能带结构与其光致发光谱的关系，并设计出SiC/nc-Si多层薄膜最佳结构为{Si}1{SiC}8，即碳化硅层的厚度是纳米硅层厚度的8倍时的超晶格结构蓝光发射的效率最高. 在等离子体增强化学气相沉积系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积含氢非晶SiCx∶H(a-SiCx∶H)和非晶Si∶H (a-Si∶H) 薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备出了晶化纳米SiC/nc-Si(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜. 利用截面透射电子显微镜技术分析了a-SiCx∶H/nc-Si∶H多层薄膜的结构特性,表明制得的超晶格结构稍微偏离设计，它的结构为{Si}1{SiC}5. 最后对晶化样品的光致发光谱进行研究，详细分析了各个光致发光峰的物理本质.     

薄膜表面不平度对厚度测试准确度影响的研究

在用反射干涉频谱法(Rifs)测量薄膜厚度的过程中,使用"Y"型光纤作为传光的媒介,光纤测试端发射出的光照射到薄膜上,反射光又回到了该光纤中.对反射光进行频谱分析可以计算出薄膜测试处的厚度.由于是光学非接触式测量,而光束又有发散性,所以薄膜的表面不平度以及光纤相对于薄膜的位置直接影响测试的准确度.对该现象的研究表明:为提高测试准确度,必须尽量减少光纤的有效照射面积,以及保证薄膜基底的光滑,给出了具体方法.为保证薄膜上的反射光束能够回到光纤内部而不丢失厚度信息,给出了薄膜微观倾斜的极限角度.给出了光纤测试薄膜中"平均厚度"和"有效照射面积"的构想.     

薄膜型声表面波器件的研究进展

相较于传统的压电单晶声表面波器件,薄膜型声表面波器件具有成本低、易小型化、易集成化等优点.文章对几种薄膜型声表面波器件的研究进展进行了综述.首先,总结了几种常见的薄膜制备方法.然后,根据应用范围的不同将薄膜型声表面波器件分为高频器件和高温器件.根据这两大类型,综述了近年来较典型的五种薄膜型声表面波器件,介绍其制备流程、...