光通信用厚膜SOI材料的制备与研究

利用SIMOX技术和硅外延工艺制备了厚膜SOI材料。采用Secco液腐蚀、椭圆偏振仪(SE)、扩展电阻(SRP)等技术对材料的性能进行了表征,分析了外延硅层中缺陷产生的主要原因。外延层电阻率纵向分布均匀,其缺陷主要来源于衬底缺陷延伸和表面的不平整。用制备的厚膜SOI材料制作了脊型光波导并完成了光损耗测试实验,得到了传输损耗为0．4dB／cm的波导结构。     

新型硅基GaN外延材料的热应力模拟

采用有限元方法，通过ANSYS软件模拟了体硅衬底上和SOI衬底上生长的GaN外延膜从1100℃的生长温度降到20℃的热应力变化情况。模拟结果表明SOI衬底作为一种柔性衬底，能有效减少异质外延的晶格失配，但是单从热失配的角度，由于引入了热膨胀系数（CET）更小的埋层SiO2，SOI衬底会使得外延层热应力略有增大。为了降低外延层中的热应力，我们结合微机电系统（MEMS）的制造工艺，用深反应离子刻蚀（DRIE）的方法，借助于SOI材料自停止刻蚀的优势，将衬底硅和埋氧去除，使得SOI的超薄顶层硅部分悬空，形成一种新型的SOI衬底。模拟结果表明，这种新型SOI衬底可以将GaN外延层中的热应力降低20％左右。     

120 V超快软恢复二极管用大尺寸硅外延材料工艺研究

硅外延材料具有厚度和电阻率能精确调控、结晶完整性良好的优势,能够有效降低功耗,改善击穿电压,广泛应用于半导体分立器件。外延层厚度、电阻率、均匀性、晶格质量等参数指标直接决定了所制分立器件的良率和性能。通过研究平板式外延炉的热场和流场分布对材料均匀性的调制规律,在150 mm的大尺寸硅单晶衬底上化学气相沉积了高均匀性的硅外延材料。利用原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延材料的表面形貌、平整度、微粗糙度、厚度、电阻率、均匀性等参数。最终制备的外延材料的厚度和电阻率片内标准偏差均小于2%,而且表面无雾、滑移线等缺陷。制备的高均匀性的外延材料在应用于耐压为120 V的超快软恢复二极管后,解决了边缘电压低击穿现象,显著提升了器件的产出良率。     

多孔硅外延层转移制备SOI材料的研究

用多孔硅外延层转移的方法成功地制备出了SOI材料，卢瑟福背散射／沟道谱（RBS／C）和扩展电阻（SPR）的结果表明获得的SOI材料上层硅具有很好的单晶质量，电阻率分布均匀，上层硅与氧化硅埋层界面陡直。对制备多孔硅的衬底材料也作了研究，结果表明P型重掺杂的硅衬底在暗场下阳极氧化后仍保持很好的单晶性能，用超高真空电子束蒸发方法能外延出质量很好的单晶硅，并且，在一定浓度的HF／H2O2溶液中具有较高的腐蚀选择率，保证了上层硅厚度的均匀性。     

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.     

高质量的AlGaN外延结构和UVC垂直腔面发射激光器的实现（英文）

AlGaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)因其优越的材料性质和器件优点吸引了很多关注.然而,由于材料外延生长和器件制备工艺的局限,AlGaN基VCSEL制备很困难.本工作通过侧向外延生长技术制备了高质量的AlGaN多量子阱(MQWs)结构的外延片,并通过X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)实验对外延片进行了分析.XRD测量显示,外延片中的AlN模板层几乎是弛豫的,刃位错密度为10⁹ cm^-2.随后,生长的AlGaN/AlN超晶格(SL)层被用来减少刃位错密度,使得量子阱中的位错密度为10⁸ cm^-2.根据PL测试结果,MQWs的内量子效率(IQE)为62%,且在室温下的发光以辐射复合为主.通过激光剥离(LLO)和化学机械抛光(CMP)技术,将这些外延片制备成UVC VCSEL.经过这些工艺,MQWs的晶体质量没有受到影响,还在抛光之后的表面观察到了UVC波段的受激辐射.这些AlGaN基UVC VCSEL在275.91,276.28和277.64 nm实现了激射,最小激射阈值为0.79 MW cm...     

低剂量 SIMOX圆片线缺陷和针孔的研究

用Secco法、Cu-plating法分别表征了低剂量SIMOX圆片顶层硅线缺陷、埋层的针孔密度。结果显示,低剂量SIMOX圆片的顶层硅缺陷密度低,但埋层质量稍差。通过注入工艺和退火过程的进一步优化,低剂量SIMOX将是一种有前途的SOI材料制备工艺。     

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)。     

六角相GaN外延膜的高分辨X射线衍射分析研究

通过实例介绍运用高分辨X射线衍射分析技术对GaN异质外延薄膜材料的微结构进行研究，希望能获得不同缓冲层生长与优化工艺以及结构模型对其结构特性参数影响方面的信息，为GaN材料和器件制备者提供有用的参考。     

新型硅基双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si制备

异质外延法是目前制备新型SOI材料的技术途径之一。采用低压化学气相沉积技术(LPCVD)在硅衬底上先外延γ-Al2O3绝缘单晶薄膜，制备出硅衬底上外延氧化物外延结构γ-Al2O3/Si(EOS)，然后采用类似SOS薄膜生长的常压CVD(APCVD)方法在EOS上外延硅单晶薄膜，形成新型硅基双异质SOI材料Si／γ-Al2O3／Si。利用反射高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)及MOS电学测量等技术表征分析了Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)SOI异质结构的晶体结构、组分和电学性能。测试结果表明，已成功实现了高质量的新型双异质外延SOI结构材料Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)，γ-Al2O3与Si外延薄膜均为单晶，γ-Al2O3薄膜具有良好绝缘性能，SOI结构界面清晰陡峭，该SOI材料可应用于CMOS电路的研制。     

超高真空CVD生长锗硅外延层及其双晶X射线衍射研究

利用自行研制的超高真空化学气相沉积系统，在直径３英寸的衬底硅片上生长了锗硅应变外延层，并进行了实时掺杂生长。利用双晶Ｘ射线的衍射技术测试了餐延层，确定外延层的组分怀晶体质量，并利用二次离子质谱仪进行了纵向组分分布剖 析，利用扩展电阻仪确定外延层的电学特性，研究了锗硅应变外延层的生长特性和材料特性，生长速率随锗组分的增加而降低，以氢气为载气的硼烷对锗硅合金的生长速率有促进作用。还通过生长锗 组分渐变     

超高真空CVD生长锗硅外延层及其双晶X射线衍射研究

利用自行研制的超高真空化学气相沉积系统 ,在直径 3英寸的衬底硅片上生长了锗硅应变外延层 ,并进行了实时掺杂生长。利用双晶X射线衍射技术测试了外延层 ,确定外延层的组分与晶体质量 ,并利用二次离子质谱仪进行了纵向组分分布剖析 ,利用扩展电阻仪确定外延层的电学特性。研究了锗硅应变外延层的生长特性和材料特性 ,生长速率随锗组分的增加而降低 ,以氢气为载气的硼烷对锗硅合金的生长速率有促进作用。还通过生长锗组分渐变的缓冲层 ,改善了外延层的晶体质量     

增材制造技术制备钛铝合金的研究进展

增材制造技术(也称3D打印技术)在发展新型TiAl合金领域有巨大潜力。电子束熔炼技术制备TiAl合金逐渐引起关注,本文对相关工艺探索的研究进行了综述。通过调节EBM过程中的各工艺参数,例如片层厚度、熔炼温度、扫描速率、线能量和构建路径等参数,可获得致密并且无大量Al损失的均匀样品。经过热等静压处理和热处理,可得到细小均匀的组织。通过控制热处理温度,可获得等轴近Gamma组织、双态组织(片层比率不同)或全片层组织。介绍了高Nb-TiAl合金合金粉末、块体材料制备工艺对组织的影响等。总结了EBM技术的优点和存在问题(包括解决缩孔、Al损失、组织和性能的精确控制等问题),并对其发展前景进行了展望。我国利用EBM技术制备Ti合金的研究工作刚开始,尚未开展制备TiAl合金的研究工作。     

低能低剂量注水形成SOI结构材料的研究

采用无质量分析器的离子注入机，以低能量低剂量注水的方式替代常规SIMOX注氧制备SOI材料，测试结果表明，此技术成功地制备了界面陡峭，平整，表层硅单晶质量好的SOI结构材料，在剂量一定的条件下，研究不同注入能量对SOI结构形成的影响，使用剖面透射电镜技术（XTEM）和二次离子质谱技术（SIMS）等测试方法对注入样品和退火后样品进行分析，结果表明，表层硅厚度随注入能量增大不断增大；埋层二氧化硅厚度相对独立，仅在超低能（50keV)低剂量情况下厚度出现明显降低；埋层质量（包括界面平整度，硅岛密度等）与注入能量变化相关。     

超高真空CVD生长锗硅外延层的应变驰豫

用超高真空ＣＶＤ技术在７８０℃生长了锗硅外延层及组分渐变缓冲层，并利用双晶Ｘ射线衍射仪研究了缓冲对外延层晶体质量的影响。结果表明，衬底与外延之间生长了组分几乎线性渐变的缓冲层，提高了外延层的晶体质量。     

SPC技术在硅外延工艺中的应用

本文介绍了SPC技术在半导体硅外延工艺生产中的应用。统计过程控制(SPC:Statistical Process Control)技术是以数理统计为基础,对生产过程的关键工艺参数进行定量分析,得出工艺过程是否处于受控状态的结论。在硅外延工艺中通过SPC技术监控和调整工艺参数,预防了设备条件和环境条件波动造成的质量损失,同时很大程度上提升了产品的一致性和稳定性。     

注硅对SIMOX材料性能影响的研究

首先采用注硅的方法改进sIMOx（注氧隔离）SOI（绝缘体上硅）材料，对硅注入在SIMOX材料的绝缘埋层中形成的纳米硅团簇的条件和纳米团簇的结构进行了论述。并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。最后，对利用注硅改进的SIMOX材料制备的MOSFET的辐射特性进行了报道。     

硅液相外延的溶剂选择

本文系统综述了硅液相外延中对各种溶剂的选择，重点叙述了Ｃｕ、Ｇａ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ等纯金属及Ａｇ基、Ａｕ基、Ａｌ基合金作为溶剂，对硅液外延薄膜的影响，最后指出只要根据器件对外延层及工艺成本等的要求，可以找到适当的溶剂材料进行硅液相外延。     

石墨衬底上多晶硅厚膜的生长及性质分析

以石墨片为衬底,利用磁控溅射技术生长多晶硅籽晶层,退火处理后用CVD制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明,在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向,这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明,石墨片上多晶硅外延层生长良好,说明石墨片作为廉价衬底之一,有望投入工业化生产,以降低太阳能电池的制作成本。     

氢氧复合注入对SOI-SIMOX埋层结构影响的研究

实验研究了氢、氧复合注入对注氧隔离技术制备SOI（Silicon On Insulator)材料埋层结构的影响。用截面透射电子显微镜和二次离子质谱技术分析了退火前后材料的微结构变化。研究表明，氢离子的注入有利于注氧隔离制备的SOI材料埋层的增宽。进一步的结果表明，室温氢离子注入导致的增宽效应比高温注入明显。