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Volume 24, Issue 9, Sep 2003

    CONTENTS

  • 多晶发射极双台面微波功率SiGe HBT(英文)

    刘志农, 熊小义, 黄文韬, 李高庆, 张伟, 许军, 刘志弘, 林惠旺, 许平, 陈培毅, 钱佩信

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 897

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    研制成功了可商业化的75mm单片超高真空化学气相淀积锗硅外延设备SGE50 0 ,并生长了器件级SiGeHBT材料.研制了具有优良小电流特性的多晶发射极双台面微波功率SiGeHBT器件,其性能为:β=60 @VCE/IC=9V/ 30 0 μA ,β=1 0 0 @5V/ 50mA ,BVCBO=2 2V ,ft/ fmax=5 4GHz/ 7 7GHz @1 0指,3V/ 1 0mA .多晶发射极可进一步提供直流和射频性能的折衷,该工艺总共只有6步光刻,与CMOS工艺兼容且(因多晶发射极)无需发射极外延层的生长,这些优点使其适合于商业化生产.利用60指和1 2 0指的SiGeHBT制作了微波锗硅功率放大器.60指功放在90 0MHz和3 5V/ 0 2A偏置时在1dB压缩

  • 用选择混合InGaAsP-InGaAsP量子阱技术研制的两段波长可调谐分布布拉格反射激光器(英文)

    陆羽, 张靖, 王圩, 朱洪亮, 周帆, 王保军, 张静媛, 赵玲娟

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 903

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    采用选择混合InGaAsP InGaAsP量子阱技术,研制出单脊波导结构的两段可调谐分布布拉格反射(DBR)激光器.激光器的阈值电流为51mA ,可调谐范围为4 6nm ,边模抑制比(SMSR)为40dB .

  • 高跨导AlGaN/GaN HEMT器件(英文)

    肖冬萍, 刘键, 魏珂, 和致经, 刘新宇, 吴德馨

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 907

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    报道了生长在蓝宝石衬底上的AlGaN/GaNHEMT器件的制造工艺以及在室温下器件的性能.器件的栅长为1 0 μm ,源漏间距为4 0 μm .器件的最大电流密度达到1 0 0 0mA/mm ,最大跨导高达1 98mS/mm ,转移特性曲线表现出增益带宽较宽的特点.同时由所测得的S参数推出栅长为1 0 μm器件的截止频率(fT)和最高振荡频率(fmax)分别为1 8 7GHz和1 9 1GHz.

  • 1.55μm非晶硅热光F-P腔可调谐滤波器(英文)

    左玉华, 蔡晓, 毛容伟, 黄昌俊, 成步文, 李传波, 罗丽萍, 高俊华, 白云霞, 姜磊, 马朝华, 王良臣, 余金中, 王启明

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 911

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    介绍了一种Si基热光Fabry Perot (F P)腔可调谐滤波器.F P腔由电子束蒸发的非晶硅构成.利用非晶硅的热光效应,通过对Si腔加热,改变F P腔的折射率,从而引起透射峰位的红移.该原型器件调谐范围为1 2nm ,透射峰的FWHM (峰值半高宽)为9nm ,加热效率约为0 1K/mW .精确控制DBR(分布式Bragg反射镜)生长获得高反射率镜面是减小带宽的有效途径;通过改进加热器所处位置及增强散热能力,有望进一步提高加热效率

  • 一种用于线性网络约简的高效互连线模型(英文)

    陈彬, 杨华中, 罗嵘, 汪蕙

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 916

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    给出了一种用于线性网络约简的高效互连线模型.在这个新模型中,互连线网络的端口被分为有源和无源两类.通过端口的分类,部分的冗余特性可以在约简之前被删减.使用这种模型,约简后线性网络的规模可以减小50 %以上.

  • 图像传感器像素中MOSFET晶体管的栅感应噪声原理及分析(英文)

    金湘亮, 陈杰, 仇玉林

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 921

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    提出一种CMOS图像传感器像素中MOSFET晶体管的栅感应噪声原理.分析表明MOSFET工作于强反型区的栅感应噪声比工作于亚阈值区明显,但当施加在栅极电压达到3V时,随着ω/ωT 比值的增加,MOSFET工作于亚阈值区的栅感应噪声比工作于强反型区明显.同时详细分析了有源像素(APS)中的RESET晶体管的栅感应噪声的影响并提出抑制栅感应噪声的电路

  • 全差分群时延可精确调节的四阶Bessel滤波器实现(英文)

    江金光, 何怡刚, 吴杰

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 927

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    采用全差分运算放大器、无源电阻以及用作可变电阻的MOS管设计实现了全差分R MOSFET C四阶Bessel有源低通滤波器,在所提出的电路中通过调节工作在线性区的MOS管有源电阻的阻值以抵消集成电路制造工艺过程中电阻阻值的一致性偏差,达到Bessel滤波器的群时延值得到精确设计的目的.该滤波器中所采用的全差分运算放大器不仅具备有电压共模负反馈,而且还具有电流共模负反馈,极有利于电路静态工作点的稳定.通过无源双端RLC原型低通滤波器导出的0 75μs群时延四阶Bessel滤波器,采用台湾联电(UMC) 2层多晶硅、2层金属(2P2M )、5 0V电源电压、0 5μmCMOS工艺制

  • GaAs高温退火过程中热应力对晶体缺陷的影响

    黎建明, 屠海令, 胡广勇, 王超群, 郑安生, 钱嘉裕

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 933

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    用X射线衍射技术分析在高温退火过程中GaAs晶片和石墨接触区域的热应力对晶体缺陷的影响.结果表明:在高温退火条件下,GaAs晶体与石墨接触区域散热不均匀造成的热应力,致使该区域范性形变,从而产生高密度的位错.GaAs晶体中的刃型位错受热应力作用向垂直滑移面的平面移动,聚集后可形成小角晶界,从而导致GaAs晶体的晶格参数和取向均发生变化

  • AlGaN/GaN异质结辐射感生界面态电荷对二维电子气输运的影响

    范隆, 李培咸, 郝跃

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 937

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    根据荷电中心与自由载流子间的库仑散射作用,给出了异质结辐射感生界面态电荷对二维电子气(2DEG)迁移率的散射模型.计算了在不同沟道电子面密度下,界面态电荷密度与其所限制的迁移率之间的关系.运用马德森定则分析了辐射感生界面态电荷散射对总迁移率的影响.分析表明,辐射感生界面态电荷在累积到一定量后,会显著影响迁移率,一定程度上提高2DEG密度能抑制界面态电荷散射的作用

  • 多孔β-SiC薄膜的蓝光发射

    张志敏, 谢二庆, 林洪峰, 马紫微, 叶凡, 贺德衍

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 942

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    通过射频溅射的方法在单晶硅衬底上沉积了βSiC薄膜,用HF酸(40 % )和C2 H5OH(99% )的混合溶液对βSiC薄膜进行了电化学腐蚀处理,形成了多孔βSiC(PSC)薄膜.利用荧光分光光度计研究了样品的光致发光(PL)特性,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM )观察了样品腐蚀前后的表面形貌.结果表明:多孔βSiC薄膜具有较强的蓝光发射特性;通过改变腐蚀时间,可以改变蓝光发射的强度,也可以观察到蓝光红光同时发射的现象;降低HF酸的浓度,蓝光发射峰明显变弱,并对多孔βSiC薄膜的发光机理及其微观结构进行了讨论.

  • 应变Si_(1-x)Ge_x材料掺杂浓度的表征技术

    戴显英, 张鹤鸣, 王伟, 胡辉勇, 吕懿, 舒斌

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 946

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    在分析研究Si1 -xGex 材料多子迁移率模型的基础上,建立了Si1 -xGex 材料电阻率与其Ge组分、掺杂浓度及温度关系的曲线谱图.同时,通过对半导体材料掺杂浓度各种表征技术的分析和实验研究,提出了采用四探针法表征Si1 -xGex 材料掺杂浓度的技术.此表征技术与Si材料掺杂浓度的在线检测技术兼容,且更加简捷.此表征技术的可行性通过实验及对Si1 -xGex 材料样品掺杂浓度的理化分析得到了验证

  • 多层Ge量子点的生长及其光学特性

    邓宁, 王吉林, 黄文韬, 陈培毅, 李志坚

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 951

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    用超高真空化学气相淀积系统在Si(1 0 0 )衬底上生长了多层Ge量子点.分别用TEM和AFM分析了埋层和最上层量子点的形貌和尺寸,研究了量子点层数和Si隔离层厚度对上层Ge量子点的形状和尺寸分布的影响.观察到样品的低温PL谱线有明显蓝移(87meV) ,Ge量子点的PL谱线的半高宽度(FWHM )为46meV ,说明采用UHV/CVD生长的多层量子点适合量子光电器件的应用

  • 电吸收调制器和DFB激光器集成器件的测量

    王幼林, 刘宇, 孙建伟, 祝宁华

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 955

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    提出了一种测量电吸收调制器和激光器集成器件芯片散射参数的新方法.根据电吸收调制器和封装寄生参数的等效电路模型,对测量的反射系数进行拟合,得到封装寄生参数和电吸收调制器的等效电路元件的参数值.通过分析发现测试封装寄生参数对电吸收调制器的测试结果有很大影响.去除了封装寄生参数的影响后,得到了调制器的反射和传输参数的真实频响特性

  • CMOS兼容光电单片接收机的模拟与设计

    李炜, 毛陆虹, 陈弘达, 孙增辉, 高鹏, 陈永权

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 960

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    设计了与CMOS工艺兼容的光电单片接收机电路,其中包括光电探测器、前置放大器和主放大器.它采用0 6μmCMOS工艺,可在自备的高阻外延片上使用MPW(multi project wafer)进行流水.其中光电探测器的工作波长为850nm ,响应度为0 2A/W ,接收灵敏度为- 1 6dBm ,带宽为80 0MHz ,因此适用于VSR(very short reach)系统.前置放大器采用电流模反馈放大器,主放大器输出为LVDS(low voltage differential signals)电平.通过器件模拟与电路模拟统一的方法将光电探测器与接收机放大电路进行统一模拟,分析了电路的限制因素,并提出了相应的改进方法.

  • 应变SiGe沟道pMOSFET的击穿特性

    杨荣, 罗晋生

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 966

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    以半导体器件二维数值模拟程序Medici为工具,模拟和对比了SiGepMOS同SipMOS的漏结击穿电压随栅极偏压、栅氧化层厚度和衬底浓度的变化关系;研究了SiGepMOS垂直层结构参数硅帽层厚度、SiGe层厚度及Ge剂量和p+ δ掺杂对于击穿特性的影响.发现SiGepMOS击穿主要由窄带隙的应变SiGe层决定,击穿电压明显低于SipMOS并随Ge组分增加而降低;SiGe/Si异质结对电场分布产生显著影响,同SipMOS相比电场和碰撞电离具有多峰值分布的特点;Si帽层及SiGe层参数对击穿特性有明显影响,增加p型δ掺杂后SiGepMOS呈现穿通击穿机制

  • 硅基RF平面螺旋电感的圈数对品质因子的影响

    李小进, 石艳玲, 赖宗声, 朱自强

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 972

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    从硅衬底RF集成电路中平面螺旋电感的品质因子Q的表达式出发,采用ADS软件模拟计算了平面螺旋集成电感L值与品质因子Q值.通过两组电感Q值的对比,发现品质因子Q随着电感圈数的增加而减小.以电感值为3 2 8nH的设计为例,将电感圈数从2增加到6 ,计算得到的品质因子Q从4 3(@1 1GHz)降低到2 7(@1 4GHz) ,模拟计算结果与理论分析相吻合.该分析和结论将对硅衬底RF集成电路中片上电感的设计具有重要的指导意义

  • 具有电阻场板的薄膜SOI-LDMOS的精确解析

    杨洪强, 郭丽娜, 郭超, 韩磊, 陈星弼

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 977

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    介绍了一种对具有电阻场板的薄膜SOI LDMOS的精确解析设计方法.在对电场分析的基础上,提出了新的电离率模型,并求出了电离率积分的准确路径,进而得到击穿电压、漂移区掺杂、漂移区长度与SOI硅层厚度、埋氧层厚度的关系.模拟结果表明,解析与模拟结果具有很好的一致性,而且设计的器件具有击穿电压大、比导通电阻极小的优点.该解析理论为在薄膜SOI材料上制作性能优良的高压功率器件提供了一个很好的参考

  • 基于电吸收调制器波长变换技术的实验研究

    王安斌, 伍剑, 林金桐, 赵玲娟, 王圩

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 983

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    实现了基于国产电吸收调制器中交叉吸收调制效应的波长变换,波长变换范围超过30nm ,同时对实现波长变换的工作条件进行了实验研究

  • 亚100nm SOI器件的结构优化分析

    王文平, 黄如, 张国艳

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 986

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    分析了SOI器件各结构参数对器件性能的影响,给出了器件各结构参数的优化方向,找出了可行硅膜厚度和可行沟道掺杂浓度之间的设计容区.在部分耗尽与全耗尽SOI器件的交界处,阈值电压的漂移有一个峰值,在器件设计时应避免选用这一交界区.此外,随着硅膜厚度的减小,器件的泄漏电流随着沟道掺杂浓度的不同,有一个极小值.通过模拟分析发现,只要合理选择器件的结构参数,就能得到性能优良的SOI器件

  • 一种改进的高速DAC电流开关及其控制信号的产生

    赵伟兵, 沈延钊, 张向民

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 991

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    系统分析了高速电流型CMOS数模转换器中电流开关对输出毛刺的影响,给出了减小输出毛刺的方法.改进了电流开关及其控制信号的产生电路.利用改进后的电路设计了一个8位数模转换器,在5V电源,满量程输出2 0mA条件下,模拟得到最大输出毛刺为3pV s,且电路在1 0 0MHz采样频率,1 0MHz信号频率下,无假信号动态范围达到53dB

  • 低损耗微波MEMS共平面波导在低阻硅上的实现

    石艳玲, 忻佩胜, 邵丽, 游淑珍, 朱自强, 赖宗声

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 994

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    在低阻硅衬底上采用常规CMOS工艺和后处理微机械加工技术实现了微波MEMS共平面波导,并与高阻硅基平面结构共平面波导特性进行了比较.采用混合相似剖分有限元方法设计了一组不同特性阻抗值的传输线,并通过关键的混合腐蚀技术制备了50Ω和1 2 0Ω两种特性阻抗的传输线.由于腐蚀去除了信号线下方导致损耗的低阻硅衬底,使得传输线插入损耗、散射特性等得以改善.实验中,使用矢量网络分析仪分别在微机械加工前后对传输线进行了1GHz到40GHz频段的参数测试,利用多线分析技术对测试结果进行了分析.结果表明在微结构悬浮后共平面波导的损耗特性有了大幅度的降低

  • 一种基于二分搜索法的平面螺旋电感的快速优化技术

    王涛, 王勇, 陈抗生

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 999

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    针对平面螺旋电感的物理模型和Jenei等提出的闭式电感公式,提出了一种基于二分搜索法在工艺参数和工作频率确定的条件下快速优化电感版图参数的技术.实验证明Jenei公式的计算速度比Greenhouse方法提高了大约两个数量级并且能够提供相当的精度.对Jenei公式进一步数学分析证明在工艺参数和工作频率确定的条件下可以用二分搜索法快速地找出满足电感值和其他约束条件的所有版图参数,并从中选出Q值最大的一组.实验证明该法能够提供足够的精度和较快的优化速度

  • Al_2O_3高k栅介质的可靠性

    杨红, 康晋锋, 韩德栋, 任驰, 夏志良, 刘晓彦, 韩汝琦

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(9): 1005

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    利用反应溅射方法制备了等效氧化层厚度为3 45nm的Al2 O3栅介质MOS电容,研究了Al2 O3作为栅介质的瞬时击穿和恒压应力下的时变击穿等可靠性特征.击穿实验显示,样品的Al2 O3栅介质的等效击穿场强大小为1 2 8MV/cm .在时变击穿的实验中,Al2 O3栅介质表现出类似于SiO2 的软击穿现象.不同栅压应力作用的测试结果表明,介质中注入电荷的积累效应是引起软击穿的主要因素,其对应的介质击穿电荷QBD约为30~60C/cm2 .

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