“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

长春光机所在国际上首次实现ZnO pn结室温电致发光

由长春光机所、厦门大学共同承担的重点项目“氧化锌基单晶薄膜材料、物性及器件研究”已通过国家自然科学基金委员会信息科学部专家组的中期检查验收。经过刻苦攻关，项目组在关键问题上取得了突破，在国内率先获得了ZnO同质结的电致发光，并且在国际上首次实现了蓝宝石衬底生长的Zn Opn结室温电致发光，为今后ZnO蓝紫外发光和激光二极管的发展奠定了实验基础。     

SOI光电子集成

SOI（Silicon-on-Insulator)光电子集成已成为十分引人注目的研究课题，其工艺与CMOS工艺完全兼容，可以实现低成本的SOI基整片集成光电子回路。本文综述了近几年来SOI集成光电子器件的发展以及一些最新的研究进展，着重分析几种最新型光无源器件的工作原理和结构，包括SOI光波导、SOI光波导耦合器、SOI光波导开关、相位阵列波导光栅（PAWG）、基于SOI的光探测器等，并介绍了中国科学院半导体所集成光电子国家重点实验室的研究进展。     

基于SOI的双极场效应晶体管

在分析了双极型晶体管和场效应晶体管各自的特点和不足后，介绍了一种既具有双极型晶体管较大电流容量和功率输出，又具有场效应晶体管高输入阻抗的电子器件——双极MOS场效应晶体管(BJMOSFET)，同时指出体硅BJMOSFET的阳极扩散区与衬底之间存在较大的漏电流，可产生较大的寄生效应。提出了一种新型固体电子器件——基于SOI的BJMOSFET，分析了其工作原理j与体硅BJMOSFET比较，由于SOI技术完整的介质隔离避免了体硅器件中存在的大部分寄生效应，使基于SOI的BJMOSFET在体效应、热载流子效应、寄生电容、短沟道效应和闩锁效应等方面具有更优良的特性。     

微波集成电路（MIC）中Au／NiCr／Ta多层金属膜粗糙化机理的AFM研究

Au/NiCr／Ta多层金属膜通过磁控溅射沉积在Si(111)基片上。XRD分析其晶体取向，SEM观察薄膜断面形貌，AFM研究薄膜表面粗糙度。结果表明薄膜表面粗糙度与沉积温度有关，随着沉积温度100℃→250℃的改变，薄膜表面发生从粗糙→光滑→粗糙的变化过程。根据不同的沉积温度探讨了薄膜表面粗糙化机理。     

深亚微米PD和FD SOI MOS器件热载流子损伤的研究

研究了深亚微米PD和FD SOI MOS器件遭受热截流子效应(HCE)后引起的器件参数退化的主要差异及其特点，提出了相应的物理机制，以解释这种特性。测量了在不同应力条件下最大线性区跨导退化和闽值电压漂移，研究了应力Vg对HCE退化的影响，并分别预测了这两种器件的寿命，提出了10年寿命的0．3μm沟长的PD和FD SOI MOS器件所能承受的最大漏偏压。     

SOI光开关速度和损耗的研究

速度和损耗是光开关的两项重要特性指标。章在介绍SOI热光型和电光型开关工作原理的基础上，分析了波导层和埋层二氧化硅厚度、电极材料、载流子寿命以及掺杂、界面质量、模式失配度和对准性等等因素对于速度和损耗的影响，并相应的提出了一些改善方案。     

Si衬底上Ta-N/Cu薄膜性能研究

对Si衬底上Ta-N/Cu薄膜进行了电学和热学分析，结果发现500℃以下薄膜电随几乎不变，600-690℃下的退火引起的电阻率降低是由于Ta-N电阻的热氧化和Cu熔化扩散引起的，而690℃以上的电阻率增加是由于Cu引线传输能力减弱所致，为0.18μm以下的超大规模集成电路中的Cu引线和电阻薄膜的制作提供了有益的借鉴。     

纳米压印光刻技术

为了避免纳米压印光刻技术与光刻技术混淆，纳米压印光刻技术严谨的专业术语定义是：不使用光线或者辐射使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其他衬底上利用物理学机理构造纳米级别的图形。这种纳米成像技术真正地实现了纳米级别的图形印制。