瞬态电压抑制器的减压外延工艺研究

瞬态电压抑制器是用于保护高频电路电压瞬变和浪涌防护的半导体器件,由低击穿电压的雪崩二极管和低电容二极管组成。低电容二极管需要在高掺杂的P型衬底上生长近似本征的超高电阻率的N型外延层。该工艺面临的难点在于如何减少P型自掺杂并稳定控制外延层的电阻率。文章利用扩展电阻测试方法重点研究了8英寸化学气相外延减压工艺中工艺参数对外延层质量的影响和对图形畸变的影响。     

p型4H-SiC同质外延有效层厚度

通过化学气相沉积法,采用不同生长工艺在4°偏角4H-SiC衬底上制备p型4H-SiC同质外延片。提出了p型4H-SiC同质外延中有效层厚度的概念,研究发现导致外延有效层厚度减少的直接原因是自掺杂效应的存在。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容电压(Hg-CV)和表面缺陷测试仪对p型4H-SiC同质外延片进行表征,讨论了不同工艺对外延有效层厚度的影响。结果表明,采用隔离法和阻挡层法均能提高外延有效层厚度,且掺杂浓度随距表面深度变化斜率值由1.323减小到0.073。然而,阻挡层法斜率值能进一步优化至0.050,是由于有效抑制了外延中固相和气相自掺杂。对比于优化前工艺,采用阻挡层法制备的p型4H-SiC同质外延片厚度不均匀性和表面总缺陷数量处于同一水平,掺杂浓度不均匀性由2.95%改善到2.67%。综上,采用阻挡层法能够制备出高有效层厚度、高一致性和高质量的p型4H-SiC同质外延片。     

低阻P型衬底上高阻厚层n型外延

介绍了高阻厚层反型外延片的一种实用生产技术,即在PE-2061S外延设备上,采取特殊的工艺控制在电阻率小于0.02Ω·cm的p型低阻衬底上实现了高阻厚层n型外延生长,外延层电阻率大于40Ω·cm,厚度大于100μm.研究表明:该外延材料完全可以满足IGBT器件制作的需要.     

具有N梯度浓度的碳自掺杂氮化碳薄膜的性能研究

利用实验室自有大型中试线磁控溅射设备,以纯度为99.99％的石墨为靶材,以Ar、N2为溅射和反应气体,采用直流磁控溅射法,制备了一系列碳自掺杂氮化碳薄膜.利用XRD、SEM、拉曼光谱等检测手段对薄膜的成分、形貌、光学性能以及电阻率等进行表征.结果表明:溅射过程中通过对N进行浓度梯度控制,成功实现了碳自掺杂,同时氮化碳薄...     

用水热还原法制备可见光响应TiO2光催化剂

为获得可见光下高效降解含盐废水中有机污染物的光催化剂,研究了水热还原法对商用TiO₂光催化剂(P25)的表面改性,制备出Ti³⁺掺杂的可见光响应光催化剂,并探索了水热还原法中条件变化对可见光下催化剂降解高含盐废水中甲基橙的影响规律。结果表明:水热还原过程不仅可以去除P25表面的氧化基团,且可以通过还原作用将TiO₂结晶态无序化形成异质结结构;TiO₂中Ti⁴⁺被还原后在催化剂中引入Ti³⁺拓展了催化剂的可见光响应范围,从而具备可见光催化活性;乙醇作为还原剂进行水热还原处理后,催化剂对甲基橙的降解活性最高,5 h的去除率可达95%,温和的水热还原过程也保证了催化剂的稳定性,在重复光降解实验中,该催化剂对甲基橙5 h去除率均超过90%。     

高速BiCMOS外延工艺研究

外延工艺作为BiCMOS的关键工艺,影响着双极和CMOS器件的多项性能参数。文章对高速BiCMOS器件进行外延工艺研究,设计出了合理的外延层参数,并针对该参数进行了外延工艺的研发。高频器件需要超薄的外延层,控制较窄的过渡区是其关键,文章研究了几个主要外延工艺参数对过渡区的影响,并提出了一种通过减压、低温、本征外延得到窄过渡区的工艺方法。试制结果表明自掺杂效应得到明显抑制,1.5μm外延层下过渡区宽度小于0.25μm,外延层质量良好,测试结果表明该工艺能够满足高速BiCMOS器件的需要。     

硅CVD外延自掺杂效应的分析研究

本文首先对自掺杂机理进行了分析。并采用反向补偿原理,吸附-解吸、滞流层静态-动态转换等,对工艺进行优化,在通常条件下有效地控制了自掺杂。     

LPE生产高阻厚外延产品的自掺杂改善

正高压半导体功率器件主要需求的材料为厚外延高阻的外延片,而LPE的优势在于生产厚外延产品,但厚外延高阻材料对于片内阻值均匀性的要求,与外延时的自掺杂息息相关。此文主要研究LPE上厚外延的自掺杂改善。随着家电、平板电脑、汽车等消费市场不断增长的需求,功率器件的需求量也在逐年增长,所以厚外延高阻材料需求也同步增加。厚外延的材料,主要是在LPE上生产。因LPE为多片式的炉台,所以外延阻值均匀性的改善尤为重要。     

Spin-resolved self-doping tunes the intrinsic half-metallicity of AlN nanoribbons

We present a first-principles theoretical study of electric field- and straincontrolled intrinsic half-metallic properties of zigzagged aluminium nitride （A1N） nanoribbons. We show that the half-metallic property of AIN ribbons can undergo a transition into fully-metallic or semiconducting behavior with application of an electric field or uniaxial strain. An external transverse electric field induces a full charge screening that renders the material semiconducting. In contrast, as uniaxial strain varies from compressive to tensile, a spin-resolved selective self-doping increases the half-metallic character of the ribbons. The relevant strain-induced changes in electronic properties arise from band structure modifications at the Fermi level as a consequence of a spin-polarized charge transfer between p-orbitals of the N and A1 edge atoms in a spin-resolved self-doping process. This band structure tunability indicates the possibility of designing magnetic nanoribbons with tunable electronic structure by deriving edge states from elements with sufficiently different localization properties. Finite temperature molecular dynamics reveal a thermally stable half-metallic nanoribbon up to room temperature.     

高阻薄层硅外延材料研制

根据绝大多数分立器件的技术要求,常规硅外延层电阻率的数值会小于厚度的数值。介绍了一种外延层电阻率数值接近甚至大于厚度数值的高阻薄层硅外延材料的实用生产技术,即在PE-2061S桶式外延设备上,采取特殊的工艺方法,在掺砷(As)衬底上进行高阻薄层外延生长。该工艺通过控制自掺杂,改善了纵向载流子浓度分布,取得了较好的外延参数均匀性。