高性能图形化SOI功率器件的研制

利用掩膜注氧隔离技术（Masked SIMOX）制备图形化SOI衬底,采用与常规1μmSOI CMOS工艺兼容的工艺流程,制备了图形化SOI LDMOS功率器件。器件的输出特性曲线中未呈现翘曲效应、开态击穿电压高于6V、关态击穿电压达到13V、泄漏电流的量级为10^-8A;截止频率为8GHz;当漏工作电压3．6V,频率为1GHz时,小信号电压增益为6dB。直流和射频电学性能表明,图形化SOI LDMOS结构作为射频功率器件具有较好的开发前景。     

SOI集成中应变硅的外延工艺

在Si晶体中产生应变是提高载流迁移率的一个熟知的方法，为发挥其最佳效果，对PMOS晶体管的空穴导电，Si沟道中的应变是压缩应变，而NMOS Si沟道中是张(力)应变。由于非应变Si中空穴迁移率平均只是电子迁移率的1／3，所以开始集中努力于提高PMOS器件中(空穴)迁移率。为保持PMOS与NMOS器件中的迁移率比(为一定值)，就必须同时提高NMOS中的迁移率。     

SOI技术优势及制造技术

介绍SOI器件结构,SOI优点,SOI制造方法;面对未来工艺设计竞争、挑战的思考。     

射频等离子体中绝缘基片上自偏压的研究

在薄膜沉积和离子束刻蚀技术中，通常要给绝缘基片加上一个射频或脉冲电极，以便在绝缘基片上形成一个自偏压来控制轰击到绝缘基片表面的离子能量。由于绝缘基片上的自偏压不便于测量，在研究中，大多采用射频电极上的偏压来代替绝缘基片表面的实际自偏压。本文在研究中发现，绝缘基片表面的自偏压与射频输入电极上的自偏压有一定的差别，并且随着射频输入电极结构的变化和绝缘基片面积的变化，这个差异将发生意想不到的变化，并对绝缘基片厚度对自偏压的影响进行了进一步的研究和分析。这一研究对射频等离子体自偏压控制离子能量等成膜工艺具有重要的意义。     

短沟道SOI BJMOSFET的阈值电压

提出了一种适用于短沟道SOI BJMOSFET阈值电压特性分析的电荷分享物理模型,详细讨论了短沟道SOI BJMOSFET背界面处于积累、反型以及全耗尽三种状态时的阈值电压,并利用Math-ematica软件进行数值模拟得到阚值电压的特性曲线.通过理论分析和计算机模拟,证明短沟道SOI BJMOSFET阈值电压的可控性很强,更适用于现代ULSI低压低功耗的要求.     

扫频法测量射频波段电感、电容

根据传输线理论,在射频波段内采用扫频方法,可同时测量出多个频率时的电感、电容量。     

用于超高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研制

本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括:先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.     

射频功率对非晶硅膜固相晶化效果的影响

于不同射频功率下制备出非晶Si膜并对其进行真空退火处理,采用XRD、TEM和少子寿命测试仪等检测手段分析了退火前后薄膜的微观结构及电学性能。研究发现,随着射频功率的增加,薄膜的中程有序度和少子寿命均呈先增后减的趋势。经真空退火处理后,非晶硅膜得以晶化,少子寿命较退火前有大幅提高;另外,退火后薄膜的晶化率和少子寿命随射频功率的变化趋势与退火前一致,说明同一热力学条件下薄膜的中程有序度越高越容易发生晶化。     

射频磁控溅射硅薄膜的制备与结构研究

采用拉曼光谱、光学显微镜、透射电镜研究了不同衬底温度、腔体气压对射频磁控溅射法制备的不含氢硅薄膜相结构和形貌的影响.结果表明430℃时薄膜中出现微晶相,平均晶粒尺寸2.8nm.腔体内杂质及衬底表面的显微缺陷会诱发薄膜针孔、凹坑等缺陷的产生.低温、高压会导致薄膜中空洞缺陷的密集.     

基于C8051的射频导纳长线料位仪的研制

本文介绍一种基于射频导纳技术长杆探极为测量探测器的仪表,并对仪表测量原理、工艺结构、软硬件设计进行分析。该仪表具有数字显示,限位报警的特点,并在现场得到应用,取得预期效果。     

基于SOI衬底加工的微型电场传感器研究

提出了一种基于微机械技术的微型电场传感器．该器件由振动部分和感应电极组成，通过静电梳齿结构驱动，并利用溅射到衬底的栅状金电极作为工作电极．基于SOI衬底加工的设计流程能够简化悬浮结构的制备．由于器件运动中受滑膜阻尼作用，因此可在大气下测试和封装，能够节约成本．阐述了器件的工作原理、结构仿真以及其键合／减薄工艺流程．该器件具有小尺寸和批量生产的优势，有望在安全预警和航天器升空环境探测等方面得以应用．     

纳米技术时代的高端硅基材料-SOI,sSOI和GOI

本文综述了纳米时代的高端硅基材料-SOI,sSOI和GOI,并结合介绍了上海微系统所和上海新傲科技有限公司相关的研究工作.     

采用防Footing效应工艺加工的SOI微加速度计

为了解决深刻蚀绝缘体上硅(silicon on insulator,SOI)材料时存在的横向刻蚀(Footing)效应,在背腔释放SOI微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)工艺基础上,提出并实现了一种改进的利用背面保护电极抑制Footing效应的工艺方案.在SOI圆片上生长SiO2和Si3N4掩模材料并图形化后,背面腐蚀支撑层Si至掩埋层SiO2.去除掩埋层SiO2后,完成正面Al电极和背面保护Al电极的溅射.深反应离子干法刻蚀SOI圆片形成结构,再腐蚀背面Al薄膜完成结构释放.基于该工艺,对结构层厚度为80μm的采用双端固支梁的SOI微加速度计的结构进行设计与仿真、器件加工和最终的性能测试.加速度计在±1 g(g=9.8 m/s2)范围内的灵敏度和非线性度分别为106.7 mV/g和0.1%.实验结果表明,该改进工艺方案可以有效抑制Footing效应对器件结构的损伤,提高加工的可靠性.     

Notching效应在MEMS单步干法制造工艺中的应用

研究了一种基于深反应离子刻蚀（DRIE）中notching效应的MEMS单步干法制造工艺.首先,基于DRIE刻蚀SOI硅片时notching现象产生的机理,设计了多种不同线宽的槽结构,验证notching效应的发生条件.实验结果表明,对于所采用的具有30μm器件层的SOI硅片,发生notching现象的临界槽宽为12μm,而notching释放的极限结构宽度同样为12μm.其次,为实现大面积结构的notching释放,研究了正方形、矩形、三角形及六边形等4种典型释放孔结构的干法释放效果.实验结果表明,六边形释放孔不但能够快速有效地释放结构,同时还能降低notch-ing效应的磨损,有利于惯性MEMS器件的加工.最后,设计了一种Z轴微机械陀螺结构以验证提出的设计及工艺.加工及测试结果表明,所提出的单步干法制造工艺完全满足微机械陀螺设计加工要求,工艺简单、成品率高,所测试的陀螺在常压下即可达到122的品质因数.     

碳化硅表面改性和光学镜面加工的研究现状

为了获得满足光学应用要求的碳化硅光学镜面, 通常采取碳化硅表面改性和改进光学镜面加工的方法. 碳化硅表面改性的主要方式是在碳化硅表面镀致密化涂层. 本文介绍了在碳化硅表面化学气相沉积碳化硅和物理气相沉积硅两种碳化硅表面改性技术, 并对碳化硅光学镜面加工的研究现状进行了综述.     

铅基驰豫型复合钙钛矿结构PLZST的合成研究

采用传统陶瓷烧结工艺合成了单一复合钙钛矿结构的Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘ（Ｚｒ_ｙＴｉ_ｚＳｎ_{１－ｙ－ｚ}）Ｏ_３体系陶瓷（简称ＰＬＺＳＴ其中０．０１≤ｘ≤０．０５;０．３５≤ｙ≤０．７０;０．０５≤ｚ≤０．２０）．研究表明：在选定的工艺条件下,立方相和正交相ＰＬＺＳＴ易合成为单一复合钙钛矿结构,而四方相ＰＬＺＳＴ的合成较困难;采用多次球磨、加适量过量ＰｂＯ（３％）、控制成型压力、选择合适的烧结温度（１３５℃）有助于合成单一复合钙钛矿结构的ＰＬＺＳＴ．     

Evaluation of the Propensity of Niobium to Absorb Hydrogen During Fabrication of Superconducting Radio Frequency Cavities for Particle Accelerators

During the fabrication of niobium superconducting radio frequency (SRF) particle accelerator cavities procedures are used that chemically or mechanically remove the passivating surface film of niobium pentoxide (Nb₂O₅). Removal of this film will expose the underlying niobium metal and allow it to react with the processing environment. If these reactions produce hydrogen at sufficient concentrations and rates, then hydrogen will be absorbed and diffuse into the metal. High hydrogen activities could result in supersaturation and the nucleation of hydride phases. If the metal repassivates at the conclusion of the processing step and the passive film blocks hydrogen egress, then the absorbed hydrogen or hydrides could be retained and alter the performance of the metal during subsequent processing steps or in-service. This report examines the feasibility of this hypothesis by first identifying the postulated events, conditions, and reactions and then determining if each is consistent with accepted scientific principles, literature, and data. Established precedent for similar events in other systems was found in the scientific literature and thermodynamic analysis found that the postulated reactions were not only energetically favorable, but produced large driving forces. The hydrogen activity or fugacity required for the reactions to be at equilibrium was determined to indicate the propensity for hydrogen evolution, absorption, and hydride nucleation. The influence of processing conditions and kinetics on the proximity of hydrogen surface coverage to these theoretical values is discussed. This examination found that the hypothesis of hydrogen absorption during SRF processing is consistent with published scientific literature and thermodynamic principles.     

基于FIB—SID技术的三维金属无源电感制备与测试

重点研究了聚焦离子束的相关原理和应用。利用聚焦离子束应力引入致形变（Focused Ion Beam Stress-Introduced De-formation, FIB-SID）技术与常规微加工工艺相结合,制备微型金属无源螺旋电感的设计方法和工艺流程,并对其电学性能进行初步高频测试。首先在SOI（ Silicon-on-Insulator ）基片上通过光刻、溅射以及各项同性刻蚀等常规工艺制得悬浮的金属悬臂梁,再利用FIB刻蚀原理进行应力引入,通过控制注入离子剂量、FIB应力引入的次数、FIB扫描的间距等试验参数制得不同尺寸结构的三维螺旋金属无源电感。最后,采用安捷伦网络分析仪与微波探针台,使用GSG结构及相应的去嵌方法,对微型金属螺线管电感进行了高频测试。得出了三维螺旋微纳电感的电感值、品质因子、电压驻波比、回波损耗随频率变化关系。     

放电等离子烧结制备Ti3SiC2材料的研究

本文报道分别以Ti/Si/C,Ti/SiC/C为原料,采用放电等离子烧结工艺制备Ti3SiC2材料的研究结果.以元素单质粉为原料,掺加适量Al作助剂能加速Ti3SiC2的反应合成并提高材料的纯度,在1200～1250℃的温度下能制备出经XRD、SME和EDS表征不含TiC和SiC等杂质相的纯净TiSiC2材料.而以Ti/SiC/C为原料时,有无Al作助剂都难以制备出纯净的Ti3SiC2,其反应合成温度明显高于以元素单质粉为原料的.