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Volume 22, Issue 7, Jul 2001

    CONTENTS

  • 光电材料多孔硅的多孔度理论计算方程(英文)

    廉德亮, 谢国伟

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 817

    Abstract PDF

    在制备多孔硅材料时 ,多孔硅的多孔度和厚度与电解电流强度、电解时间以及氢氟酸的浓度有关 .如果氢氟酸的浓度保持不变 ,通过改变电解时间和电解电流强度就可以得到所需多孔硅的多孔度及厚度 .但现在一般都通过测量设备来重复测量多孔硅的多孔度及厚度 ,特别是多层多孔硅 ,很难严格控制其厚度 .为此 ,通过对多孔硅中载流子运动的研究 ,结合 BET方程中的 SBET定义 ,推导出多孔硅的多孔度、电解速度和电解电流强度之间的关系表达式 .通过该理论公式 ,就可以保证精确得到多孔硅的多孔度及厚度 .该理论公式得到了实验的验证

  • 智能剥离工艺的热动力学模型(英文)

    韩伟华, 余金中

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 821

    Abstract PDF

    提出了注氢硅片表面借助键合氧化硅片进行剥离的热动力学模型 ,这种剥离现象是退火过程中氢离子注入区氢气泡横向增长的结果 .氢气泡的增长速率依赖于氢复合体分解和氢分子扩散所需的激活能 ,氢气泡的半径是退火时间、退火温度和注氢剂量的函数 .氢气泡的临界半径可根据 Griffith能量平衡条件来获得 .根据氢气泡增长的这一临界条件 ,获得了不同劈裂温度时所需的剥离时间

  • 正向栅控二极管的 R- G电流直接表征 NMOSFET沟道 pocket或 halo注入区(英文)

    何进, 黄爱华, 张兴, 黄如

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 826

    Abstract PDF

    使用半导体器件数值分析工具 DESSISE- ISE,对正向栅控二极管 R- G电流表征 NMOSFET沟道 pocket或halo注入区进行了详尽的研究 .数值分析表明 :由于栅控正向二极管界面态 R- G电流的特征 ,沟道工程 pocket或halo注入区的界面态会产生一个独立于本征沟道界面态 R- G电流特征峰的附加特征峰 .该峰的幅度对应于 pocket或 halo区的界面态大小 ,而其峰位置对应于 pocket或 halo区的有效表面浓度 .数值分析还进一步显示了该附加特征峰的幅度对 pocket或 halo区的界面态变化的敏感性和该峰的位置对 pocket或 halo区的有效表面浓度变化的敏感性 .根据提出的简单

  • 强增益耦合DFB激光器单片集成自对准模式变换器(英文)

    刘国利, 王圩, 朱洪亮, 张静媛, 周帆, 汪孝杰, 胡小华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 832

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    提出并成功制作出一种新型的强增益耦合 DFB激光器与自对准模式变换器单片集成器件 .采用三次外延实现上述器件 .采用强增益耦合 DFB激光器 ,获得了高单模成品率和大边模抑制比器件 ;采用自对准模式变换器 ,得到了近圆形的远场图样

  • 一种微机械光开关的分析和设计(英文)

    贾玉斌, 陈良惠, 李玉璋

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 837

    Abstract PDF

    对悬臂梁微机械光开关的机电特性进行了理论分析 .利用机械和电学特性 ,导出了悬臂梁的弯曲量和所加的电压的解析关系 ,并给出了阈值电压的计算公式 .指出外加电压与梁的宽度无关 ,与梁的长度的平方成反比 .悬臂梁尖端的弯曲量不能超出相邻电极间距的 1/ 3.这些结论是悬臂梁微机械光开关设计和研制的直接依据

  • 一种抗辐射加固功率器件──VDMNOSFET(英文)

    刘英坤, 梁春广, 王长河, 李思渊

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 841

    Abstract PDF

    采用 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区研制出了一种抗辐射加固功率器件—— VDMNOS-FET (垂直双扩散金属 -氮化物 -氧化物 -半导体场效应晶体管 ) .给出了该器件的电离辐射效应及瞬态大剂量辐射的实验数据 ,与常规 VDMOSFET相比获得了良好的抗辐射性能 .对研制的 2 0 0 V VDMNOSFET,在栅偏压 +10 V,γ 总剂量为 1Mrad (Si)时 ,其阈值电压仅漂移了 - 0 .5 V,跨导下降了 10 % .在 γ瞬态剂量率达 1× 10 1 2 rad(Si) /s时 ,器件未发生烧毁失效 .实验结果证明 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区显著地改善了功率 MOS器件的

  • 在InGaAsP/InP双异质结构中的光弹效应及其对侧向光的限制作用

    邢启江, 徐万劲, 武作兵

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 846

    Abstract PDF

    从理论上计算了厚度为 110 nm的 W0 .95 Ni0 .0 5 金属薄膜应变条在 In Ga As P/ In P双异质结构中形成的应力场分布 ,及由应力场分布引起的折射率变化 .在 W0 .95 Ni0 .0 5 金属薄膜应变条下半导体中 0 .2— 2μm深度范围内 ,由应变引起条形波导轴中央的介电常数 ε相应增加 2 .3× 10 - 1— 2 .2× 10 - 2 (2 μm应变条宽 )和 1.2× 10 - 1— 4.1× 10 - 2(4μm应变条宽 ) .同时 ,测量了由 W0 .95 Ni0 .0 5 金属薄膜应变条所形成的 In Ga As P/ In P双异质结光弹效应波导结构导波的近场光模分布 .从理论计算和实验结果两方面证实了 In Ga As P/ In P

  • 垂直Bridgman生长CdTe过程的数值模拟

    魏彦锋, 方维政, 张小平, 杨建荣, 何力

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 853

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    采用 Galerkin有限元算法 ,计算了垂直 Bridgman生长 Cd Te过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状 ,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响 .计算结果表明 ,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面 ,适当增加结晶区域的温度梯度也是改善固液界面形状的一个有效方法 .同时 ,通过对生长系统中的热流分析 ,表明在生长过程的中间阶段 ,热量交换主要集中在梯度区附近 ,而坩埚两端与外部环境的热量交换较少

  • 3—6nm超薄SiO_2栅介质的特性

    高文钰, 张兴, 田大宇, 张大成, 王阳元

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 860

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    采用栅氧化前硅表面在 H2 SO4/ H2 O2 中形成化学氧化层方法和氮气稀释氧化制备出 3.2、 4和 6 nm的 Si O2超薄栅介质 ,并研究了其特性 .实验结果表明 ,恒流应力下 3.2和 4nm栅介质发生软击穿现象 .随着栅介质减薄 ,永久击穿电场强度增加 ,但恒流应力下软击穿电荷下降 .软击穿后栅介质低场漏电流无规则增大 .研究还表明 ,用软击穿电荷分布计算超薄栅介质有效缺陷密度比用永久击穿场强分布计算的要大 .在探讨软击穿和永久击穿机理的基础上解释了实验结果

  • CeO_2高K栅介质薄膜的制备工艺及其电学性质

    康晋锋, 刘晓彦, 王玮, 俞挺, 韩汝琦, 连贵君, 张朝晖, 熊光成

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 865

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    研究了 Ce O2 作为高 K (高介电常数 )栅介质薄膜的制备工艺 ,深入分析了衬底温度、淀积速率、氧分压等工艺条件和利用 N离子轰击氮化 Si衬底表面工艺对 Ce O2 薄膜的生长及其与 Si界面结构特征的影响 ,利用脉冲激光淀积方法在 Si(10 0 )衬底生长了具有 (10 0 )和 (111)取向的 Ce O2 外延薄膜 ;研究了 N离子轰击氮化 Si衬底表面处理工艺对 Pt/ Ce O2 / Si结构电学性质的影响 .研究结果显示 ,利用 N离子轰击氮化 Si表面 /界面工艺不仅影响 Ce O2 薄膜的生长结构 ,还可以改善 Ce O2 与 Si界面的电学性质

  • 低剂量SIMOX圆片表层硅缺陷密度

    郑望, 陈猛, 陈静, 林梓鑫, 王曦

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 871

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    用增强化学腐蚀法研究了低剂量 SIMOX- SOI材料表层硅质量与实验参数的关系 .结果表明 ,注入剂量和能量对表层硅质量有明显影响 .通过对注入剂量和能量的优化 ,表层硅线缺陷密度可低于 10 4cm- 2 .在注入能量为16 0 ke V时 ,获得低线缺陷密度对应的注入剂量为 5 .5× 10 1 7cm- 2 左右 ,当注入剂量为 4.5× 10 1 7cm- 2 ,获得低线缺陷密度对应的注入能量为 130 ke V

  • 弛豫SiGe衬底上SiGe/SiⅡ型量子阱

    李代宗, 黄昌俊, 于卓, 成步文, 余金中, 王启明

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 875

    Abstract PDF

    采用 UHV / CVD系统 ,在 Si衬底上生长了具有渐变 Si1 - x Gex 缓冲层结构的弛豫 Si0 .76 Ge0 .2 4虚衬底和 5个周期的 Si0 .76 Ge0 .2 4/ Si多量子阱 .在渐变 Si1 - x Gex 缓冲层生长过程中引入原位退火 ,消除了残余应力 ,抑制了后续生长的 Si Ge中的位错成核 .透射电子显微照片显示 ,位错被有效地限制在组份渐变缓冲层内 ,而 Si Ge上层和 Si Ge/Si量子阱是无位错的 .在样品的 PL 谱中 ,观察到跃迁能量为 0 .96 1e V的 型量子阱的无声子参与 (NP)发光峰 .由于 型量子阱中电子和空穴不在空间同一位置 ,较高光功率激发下引起的高浓度载流子导致能带弯

  • 离子注入氮化薄SiO_2栅介质的特性

    王延峰, 刘忠立

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 881

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    研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化 10 nm薄栅 Si O2 的特性 .实验证明氮化后的薄 Si O2 栅具有明显的抗硼穿透能力 ,它在 FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向 FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降 ,氮化栅介质的击穿电荷 (Qbd)比常规栅介质提高了 2 0 % .栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅 Si O2 中引进的 N+离子形成了更稳定的键所致

  • GaAs MESFET旁栅迟滞现象与沟道电流数据采集时间的关系

    丁勇, 赵福川, 毛友德, 夏冠群, 赵建龙

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 885

    Abstract PDF

    采用平面选择注入隔离工艺制作 MESFET及旁栅电极 ,通过改变半导体特性测试仪的延迟时间参数 ,深入研究了不同沟道电流的数据采集时间对旁栅效应迟滞现象的影响 .发现当延迟时间超过 2 s时 ,迟滞现象基本消失 ,旁栅效应达到稳态 ,而且准静态地改变旁栅电压 ,沟道电流的变化会达到一稳定值 ,与过程无关 ,于是可以避免迟滞现象 .并从理论上解释了所发现的现象

  • 杂质不完全离化对SiC MOSFET的影响

    尚也淳, 张义门, 张玉明

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 888

    Abstract PDF

    在分析 Si C中杂质部分离化时 ,考虑了 Frenkel- Pool效应 ,通过求解 Si C MOS表面空间电荷区中的一维Poisson方程 ,提出了一个新的 Si C MOSFET反型层薄层电荷 (charge- sheet)数值模型 .对 Si C中杂质不完全离化的研究表明 ,杂质原子较大的离化能、高的掺杂浓度以及低温会使不完全离化的影响增强 ,对于 Si C MOSFET,杂质不完全离化的影响主要在亚阈区

  • 利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

    毛凌锋, 谭长华, 许铭真

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 892

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    给出了一种利用 FN振荡电流的极值 ,测量电子在薄栅 MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式 .用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的 MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明 :它一般在自由电子质量的 0 .5 2— 0 .84倍的范围 .实验结果表明 :电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化 ,并且对于相同的MOS结构 ,电子可能具有相同的有效质量

  • 一种基于物理模型与遗传算法的平面螺旋电感的优化技术

    林敏, 李永明, 陈弘毅

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 897

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    针对 CMOS RF平面螺旋电感的物理模型 ,提出了一种使用遗传算法优化电感设计参数的优化技术 .应用这种技术 ,人们无需再通过等 Q值线来求取 Q值最佳的电感设计方案 ,因为等 Q值线的计算代价很高 ,而且一旦工艺条件改变 ,所有的等 Q值线都要重新计算 ,效率很低 .而这里提出的优化技术在计算时并没有将所有的电感版图设计方案都计算一遍 ,因而计算效率大大提高 .计算结果与相应设计方案的测量参数比较 ,只有约 5 %的计算误差 .计算结果与相同条件下的等 Q值线的最佳设计方案比较 ,这种优化技术总能得出与之基本一致的最佳方案 .事实上 ,由于这种优化技术

  • 薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

    刘忠立

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 904

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    采用高频 C- V曲线方法 ,研究了 5 0 nm及 15 nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程 .二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在 1× 10 3Gy(Si)剂量下近乎相同 ,而在大于 3× 10 3Gy(Si)剂量下 ,5 0 nm MOS电容的电荷密度约为 15 nm MOS电容的 2倍 .利用电离辐射后的隧道退火效应 ,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si- Si O2 界面附近分布的距离均约为 4nm .

  • 深亚微米FD-SOI器件亚阈模型

    程彬杰, 邵志标, 唐天同, 沈文正, 赵文魁

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 908

    Abstract PDF

    通过对全耗尽 SOI器件硅膜中的纵向电位分布采用准三阶近似 ,求解亚阈区的二维泊松方程 ,得到全耗尽器件的表面势公式 ;通过引入新的参数 ,对公式进行修正 ,建立深亚微米全耗尽器件的表面势模型 ,能够很好地描述漏感应势垒降低效应 .在此基础上 ,建立了亚阈漏电流模型 ,它能够很好的描述亚阈区的完整漏电流特性 ,模型计算结果与二维器件模拟软件 MEDICI的模拟结果相符

  • 平面结场板结构表面场分布的二维解析

    何进, 张兴, 黄如, 王阳元

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 915

    Abstract PDF

    提出了基于二维泊松方程解的平面结场板结构的二维表面电场解析物理模型 .在该模型基础上 ,分析了衬底掺杂浓度、场板厚度和长度对二维表面场分布的影响 .解析预言的场分布与击穿电压的计算结果与先前的数值分析基本符合 .该模型为场板结构的优化设计提供了理论基础

  • MMI阵列波导光栅复用/解复用器的研制

    马慧莲, 江晓清, 杨建义, 王明华, 余金中

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 919

    Abstract PDF

    详细分析了基于自镜像效应的 MMI DMUX器件的基本工作原理 ,在此基础上 ,在 SOI材料上完成了对 8信道 MMI DMU X的具体设计 .该器件的输入、输出单模波导采用 Soref的大截面脊形光波导理论进行优化设计 ,最后获得了当输入、输出单模波导宽度为 5 μm,SIE多模波导宽度和长度分别为 72 μm和 6 313.4μm时 ,该器件对8信道波长的隔离度均在 35 d B以上 ,且理论传输损耗 <0 .18d B.

  • 智能剥离SOI高温压力传感器

    黄宜平, 竺士炀, 李爱珍, 鲍敏杭, 沈绍群, 王瑾, 吴东平

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 924

    Abstract PDF

    采用改进的 RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量 ,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离 SOI (Silicon On Insulator)材料 ,并用该材料成功地研制了双岛 -梁 -膜结构的 SOI高温压力传感器 .对 SOI压力传感器的测量结果表明 ,当温度增加到 15 0℃左右时 ,输出电压没有明显的变化 ,其工作温度高于一般的体硅压力传感器 (其工作温度一般在 12 0℃以下 ) .测得所制备 SOI压力传感器的灵敏度为 6 3m V/ (MPa· 5 V) ,比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约 7倍多

  • 一种适合制作CMOS的SiGePMOSFET

    黎晨, 朱培喻, 罗广礼, 陈培毅, 钱佩信

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 929

    Abstract PDF

    在通常适合于制作埋沟 Si Ge NMOSFET的 Si/弛豫 Si Ge/应变 Si/弛豫 Si Ge缓冲层 /渐变 Ge组分层的结构上 ,制作成功了 Si Ge PMOSFET.这种 Si Ge PMOSFET将更容易与 Si Ge NMOSFET集成 ,用于实现 Si Ge CMOS.实验测得这种结构的 Si Ge PMOSFET在栅压为 3.5 V时最大饱和跨导比用作对照的 Si PMOS提高约 2倍 ,而与常规的应变 Si Ge沟道的器件相当

  • 基于电荷流动晶体管的新型气敏传感器

    谢丹, 蒋亚东, 姜健壮, 吴志明, 李言荣

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 933

    Abstract PDF

    在通常的 MOSFET基础上 ,根据电荷流动电容器原理 ,设计了一种新型的栅区开槽的电荷流动场效应管(CFT) ,并以一种新型有机半导体材料——三明治型稀土金属元素镨双酞菁配合物 (Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 为气敏材料 ,取代栅极中的间隙位置 .利用 L B超分子薄膜技术 ,将 Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 以 1∶ 3的配比与十八烷醇 (OA)混合的 L B多层膜 (Pr[Pc(OC8H1 7) 8]2 - OA)拉制在 CFT上 ,形成了一种新型的具有 CFT结构的 L B膜 NO2 气敏传感器 .当对该器件加一栅压 VGS时 (大于阈值电压 ) ,由于高阻敏感膜充电达 VGS需要一段时间 ,因而漏电流出现延迟现象 .

  • 耦合半导体制冷系统性能特性的优化分析

    王宏杰, 陈金灿

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 938

    Abstract PDF

    以制冷系数和制冷率为目标函数 ,探讨耦合半导体制冷系统的性能特性 ,导出最大的制冷系数和制冷率 ,优化半导体制冷器的内部结构 ,确定工作电流的最佳范围 .所得结果可为耦合半导体制冷系统的优化设计和最佳运行提供一些有价值的理论依据

  • 2.5Gb/s Ga As MESFET定时判决电路(英文)

    詹琰, 夏冠群, 王永生, 赵建龙, 朱朝嵩

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 944

    Abstract PDF

    设计了 2 .5 Gb/ s光纤通信用耗尽型 Ga As MESFET定时判决电路 .通过 SPICE模拟表明恢复的时钟频率达2 .5 GHz,判决电路传输速率达 2 .5 Gb/ s.实验证明经时钟信号抽样后判决电路可产生正确的数字信号 ,传输速率达 2 .5 Gb/ s

  • 薄膜全耗尽SOICMOS器件和电路

    孙海锋, 刘新宇, 海潮和

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 947

    Abstract PDF

    对全耗尽 SOI(FD SOI) CMOS器件和电路进行了研究 ,硅膜厚度为 70 nm.器件采用双多晶硅栅结构 ,即NMOS器件采用 P+多晶硅栅 ,PMOS器件采用 N+多晶硅栅 ,在轻沟道掺杂条件下 ,得到器件的阈值电压接近0 .7V.为了减小源漏电阻以及防止在沟道边缘出现空洞 (V oids) ,采用了注 Ge硅化物工艺 ,源漏方块电阻约为5 .2Ω /□ .经过工艺流片 ,获得了性能良好的器件和电路 .其中当工作电压为 5 V时 ,0 .8μm 10 1级环振单级延迟为 45 ps

  • 纹膜结构微麦克风的动态特性:使用EDA/CAD工具进行Top-down设计

    陈兢, 刘理天, 李志坚

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(7): 951

    Abstract PDF

    综合使用通用电路模拟软件 PSPICE和有限元分析软件 A NSYS对一种硅基微麦克风进行了系统模拟 .得到了各项参数的优化值 ,优化后的微麦克风在音频范围内具有平直的响应 .在此基础上 ,提出了一种 Top- down的优化设计方式以准确预测系统的行为 ,分析了各组件的相互作用及其对系统性能的影响

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