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Volume 25, Issue 10, Oct 2004

    CONTENTS

  • HfO_2 Gate Dielectrics for Future Generation of CMOS Device Application

    H Y Yu, J F Kang, Ren Chi, M F Li, D L Kwong

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1193

    Abstract PDF

    Introduction High- k gate dielectrics have been extensivelystudied as alternates to conventional gate oxide( Si O2 ) due to the aggressive downscaling of Si O2thickness in CMOS devices,and hence the exces-sive gate leakage.Hf O2 has emerged as one...

  • 可用于Ⅲ族氮化物生长的50mm 3C-SiC/Si(111)衬底的制备(英文)

    孙国胜, 张永兴, 高欣, 王军喜, 王雷, 赵万顺, 王晓亮, 曾一平, 李晋闽

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1205

    Abstract PDF

    利用新研制出的垂直式低压CVD(L PCVD) Si C生长系统,获得了高质量的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底材料.系统研究了3C- Si C的n型和p型原位掺杂技术,获得了生长速率和表面形貌对反应气体中Si H4 流量和C/ Si原子比率的依赖关系.利用Hall测试技术、非接触式方块电阻测试方法和SIMS,分别研究了3C- Si C的电学特性、均匀性和故意调制掺杂的N浓度纵向分布.利用MBE方法,在原生长的5 0 mm 3C- Si C/ Si(111)衬底上进行了Ga N的外延生长,并研究了Ga N材料的表面、结构和光学特性.结果表明3C- Si C是一种适合于高质量无裂纹Ga N外延生长的衬底或缓冲材料.

  • 热氧化磁控溅射金属锌膜合成一维ZnO纳米棒(英文)

    石礼伟, 李玉国, 王强, 薛成山, 王书运

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1211

    Abstract PDF

    利用退火热氧化射频磁控溅射金属锌膜的方法在Si(111)衬底上制备了一维Zn O纳米棒,同时用多种测试手段对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了研究.XRD,SEM和TEM的测试结果表明,Zn O纳米棒为单晶相六方纤锌矿结构,呈头簪状向外发散生长,直径在30~60 nm左右,其长度可达几μm.PL 谱测试结果表明:在波长为280 nm光的激发下,在372 nm处有强的近带边紫外光发射和516 nm处的较微弱深能级绿光发射.说明合成的一维Zn O纳米棒的结晶质量和光学性能优良

  • 一种适用于短沟道LDD MOSFET参数提取的改进方法(英文)

    于春利, 郝跃, 杨林安

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1215

    Abstract PDF

    提出了一种适用于短沟道L DD MOSFET的改进型参数提取方法,通过对栅偏压范围细分后采用线性回归方法,提取偏压相关参数,保证了线性回归方法的精度和有效性,避免了对栅偏压范围的优化和误差考虑.提取出的参数用于已建立的深亚微米L DD MOSFET的I- V特性模型中,模拟与测试数据的吻合表明了该方法的实用性

  • 应用400℃低温Si技术制备应变Si沟道pMOSFET(英文)

    梅丁蕾, 杨谟华, 李竞春, 于奇, 张静, 徐婉静, 谭开洲

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1221

    Abstract PDF

    在利用分子束外延方法制备Si Ge p MOSFET中引入了低温Si技术.通过在Si缓冲层和Si Ge层之间加入低温Si层,提高了Si Ge层的弛豫度.当Ge主分为2 0 %时,利用低温Si技术生长的弛豫Si1 - x Gex 层的厚度由UHVCVD制备所需的数微米降至4 0 0 nm以内,AFM测试表明其表面均方粗糙度(RMS)小于1.0 2 nm.器件测试表明,与相同制备过程的体硅p MOSFET相比,空穴迁移率最大提高了2 5 % .

  • 超薄体MOSFET的结构优化(英文)

    王文平, 黄如, 张国艳

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1227

    Abstract PDF

    对U TB器件的各结构参数进行了优化,给出了UTB器件设计的指导方向.在U TB器件的设计中,有三个重要参数,即器件的源漏提升高度、锗硅栅(Gex Si1 - x)中Ge含量的摩尔百分比和硅膜的厚度,并对这三个结构参数对器件性能的影响进行了模拟分析,给出了器件各结构参数的优化方向,找出了可行Ge含量的摩尔百分比和可行硅膜厚度之间的设计容区.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U TB器件

  • 用800nm表面态方法和低温方法结合吸收区的半导体可饱和吸收镜实现掺钛蓝宝石激光克尔镜锁模(英文)

    王勇刚, 马骁宇, 曹士英, 张志刚

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1233

    Abstract PDF

    研制了一种新型的80 0 nm布拉格反射镜型半导体可饱和吸收镜,其吸收区是低温方法和表面态方法相结合.用该吸收体实现了氩离子激光器泵浦的掺钛蓝宝石激光器被动锁模,脉冲宽度达到4 0 fs,光谱带宽为5 6 nm,后者意味着它可以支持2 0 fs的锁模.脉冲序列的重复率为97.5 MHz,泵浦源为4 .4 5 W下平均输出功率为30 0 m W.

  • BV_(CBO)为23V且f_T为7GHz30叉指微波功率SiGe HBT(英文)

    熊小义, 张伟, 许军, 刘志宏, 陈长春, 黄文韬, 李希有, 钟涛, 钱佩信

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1238

    Abstract PDF

    在12 5 m m标准CMOS工艺线上,对标准CMOS工艺经过一些必要的改动后,研制出了多叉指功率Si GeHBT.该器件的BVCBO为2 3V .在较大IC范围内,电流增益均非常稳定.在直流工作点IC=4 0 m A ,VCE=8V测得f T为7GHz,表现出较大的电流处理能力.在B类连续波条件下,工作频率为3GHz时,测得输出功率为31d Bm,Gp 为10 d B,且PAE为33.3% .测试结果表明,单片成品率达到了85 % ,意味着该研究结果已达到产业化水平.

  • 逆导型GCT关键参数的设计考虑(英文)

    王彩琳, 高勇

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1243

    Abstract PDF

    提出了逆导型门极换流晶闸管(RC- GCT)中几个关键参数,如n- 基区和透明阳极的厚度和浓度及隔离区的宽度等参数的设计方法.根据该设计方法建立了RC- GCT的结构模型,利用MEDICI模拟器对其正向阻断特性、导通特性及门-阴极的反向特性进行了模拟分析,结果证明这些设计考虑是合理的.

  • 应用双电场减小阳极键合过程中MEMS器件可动部件的损伤(英文)

    杨道虹, 徐晨, 沈光地

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1249

    Abstract PDF

    提出了采用双电场对硅/玻璃进行阳极键合的方法.采用这种方法,能够有效地避免和减少键合过程中的静电力对MEMS器件的可动敏感部件的损伤和破坏,同时实验结果也验证了该方法.

  • 室温和350℃下注Mn的GaAs/AlGaAs超晶格的磁学性质

    王春华, 陈涌海, 王占国

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1253

    Abstract PDF

    通过室温和35 0℃注Mn后热退火,在Ga As/ Al Ga As超晶格中引入了不同的亚微米磁性颗粒.利用原子力显微镜、能量散射X射线谱、X射线衍射和交变梯度磁强计研究了该颗粒膜材料的结构和磁学性质.通过比较这些颗粒的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力和剩磁比,发现35 0℃注Mn的样品含有Mn Ga和Mn As两种磁性颗粒,而室温注Mn的样品主要含有Mn As颗粒

  • Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

    吴春霞, 吕有明, 申德振, 李炳辉, 张振中, 刘益春, 张吉英, 范希武

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1258

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    报道了利用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石c平面上外延生长的Mgx Zn1 - x O单晶薄膜以及Mg Zn O/Zn O异质结构的光学性质.室温下随着Mg浓度增加,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动.研究了样品紫外发光的起因,将Mgx Zn1 - x O合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合.在Mg0 .0 8Zn0 .92 O/ Zn O样品中,观察到了分别来自于Zn O层和Mg Zn O盖层的发光和吸收,并将其归因于来自Zn O层的自由激子和Mg Zn O盖层的束缚激子发射

  • 掺氮类金刚石薄膜的电化学C-V研究

    程翔, 陈朝, 徐富春, 刘铁林

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1264

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    采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF- PECVD)法携带N2 或NH3制备掺氮的类金刚石(DL C∶N)薄膜,对不同掺杂方法得到DL C∶N薄膜进行电化学C- V测量.I- V和C- V曲线表明,不论是采用N2 或是NH3进行掺杂都得到n型的DL C薄膜,掺NH3的样品载流子浓度能达到更高.根据样品的电化学C- V测量结果并结合X射线光电子能谱,详细研究了DL C∶N薄膜载流子浓度的纵向分布,发现在靠近薄膜与衬底界面处附近即生长初期N的掺杂浓度分布较高

  • 单晶硅衬底材料中的消光衍射

    黄代绘, 李卫, 冯良桓, 朱居木

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1269

    Abstract PDF

    在经典衍射理论中,Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )等4 n+2面的反射是消光的,但在单晶硅或硅基材料中,常发现Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )的衍射.考虑非谐效应和电子云反对称分布的贡献,分别计算了Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )消光衍射的相对强度,并用XRD测试手段进行了验证.结果表明,理论与实验值基本符合.在室温下,Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )衍射主要是因为反对称的电子云分布所致.同时,强调了Si(2 0 0 ) ,Si(2 2 2 )衍射在XRD分析中的应用

  • 高温快速热处理对氧沉淀消融的作用

    林磊, 杨德仁, 马向阳, 李立本, 阙端麟

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1273

    Abstract PDF

    通过对已经过两步(低-高)退火的大直径直拉硅单晶片进行高温快速热处理,研究硅中氧沉淀被高温快速热处理消融的情况.研究证实:高温快速热处理可以显著地消融氧沉淀,氧沉淀消融的决定性因素是热处理温度.另外,讨论了快速热处理消融氧沉淀的物理机制.

  • 一个描述硅原子团簇退火行为的模型

    于民, 黄如, 张兴, 王阳元, Kunihiro Suzuki, Hideki Oka

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1277

    Abstract PDF

    在考虑硅原子团簇的尺寸对其俘获半径的影响的基础上提出了一个改进的模型,来描述团簇的退火行为,并给出了点缺陷的表面复合速率的表达式.为了验证此模型,给出了动力学蒙特卡洛方法的模拟结果,模拟结果与实验结果相吻合.通过表面复合速率的模拟结果和模型的对比,模型得到了验证.分析表明团簇尺寸对其退火行为有明显的影响

  • 基于蓝宝石衬底的高性能AlGaN/GaN二维电子气材料与HEMT器件

    张进城, 郝跃, 王冲, 王峰祥

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1281

    Abstract PDF

    利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了高性能的Al Ga N/Ga N二维电子气(2 DEG)材料,室温和77K温度下的电子迁移率分别为94 6和2 5 78cm2 /(V·s) ,室温和77K温度下2 DEG面密度分别为1.3×10 1 3和1.2 7×10 1 3cm- 2 .并利用Al Ga N/Ga N二维电子气材料制造出了高性能的HEMT器件,栅长为1μm,源漏间距为4 μm,最大电流密度为4 85 m A/mm(VG=1V) ,最大非本征跨导为170 m S/mm(VG=0 V) ,截止频率和最高振荡频率分别为6 .7和2 4 GHz

  • AlGaN/GaN材料HEMT器件优化分析与I-V特性

    祃龙, 王燕, 余志平, 田立林

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1285

    Abstract PDF

    在考虑Al Ga N / Ga N异质结中的压电极化和自发极化效应的基础上,自洽求解了垂直于沟道方向的薛定谔方程和泊松方程.通过模拟计算,研究了Al Ga N / Ga N HEMT器件掺杂层Al的组分、厚度、施主掺杂浓度以及栅偏压对二维电子气特性的影响.用准二维物理模型计算了Al Ga N/ Ga N HEMT器件的输出特性,给出了相应的饱和电压和阈值电压,并对计算结果和Al Ga N/ Ga N HEMT器件的结构优化进行了分析.

  • 1GHz 0.5μm CMOS低噪声放大器的设计

    姚飞, 成步文

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1291

    Abstract PDF

    从低噪声放大器(L NA)的设计原理出发,提出并设计了一种工作于1GHz的实用L NA.电路采用共源-共栅的单端结构,用HSPICE软件对电路进行分析和优化.模拟过程中选用的器件采用TSMC0 .5 μm CMOS工艺实现.模拟结果表明所设计的L NA功耗小于15 m W,增益大于10 d B,噪声系数为1.87d B,IIP3大于10 d Bm,输入反射小于- 5 0 d B.可用于1GHz频段无线接收机的前端

  • 考虑源漏串联电阻时6H-SiC PMOSFET解析模型

    郜锦侠, 张义门, 张玉明

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1296

    Abstract PDF

    在考虑源漏串联电阻的基础上,建立了一组适用于Si C PMOSFET的解析模型.计算结果与实验结果符合得很好

  • CdSe核辐射探测器中的MIS接触电极

    金应荣, 朱世富, 赵北君, 陈松林, 何福庆

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1301

    Abstract PDF

    对MIS(金属-绝缘体-半导体)接触电极的特性进行了系统的分析和实验观察.结果表明,负极的电子可以通过表面能级和热激发注入到Cd Se晶片中,且晶片表面的电子能级密度越高,电子注入就越快,探测器的漏电流也越大.对探测器进行适当的热处理,可以降低表面能级密度,从而抑制电子注入,降低探测器的漏电流,改善探测器的能量分辨率.

  • 超薄SiO_2栅介质厚度提取与分析

    谭静荣, 许晓燕, 黄如, 程行之, 张兴

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1306

    Abstract PDF

    在分析半经典模型和量子模型的基础上,得到包括量子效应和多晶硅耗尽效应的栅氧厚度提取模型.栅介质厚度模拟结果和椭偏仪所测实验结果吻合良好.

  • 硅基二氧化硅保偏光波导起偏器的设计

    李蔚, 刘德明, 黄德修

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1311

    Abstract PDF

    利用平面波导结构中的双折射效应并结合模式理论,设计了一种新型Si O2 / Si基的保偏波导起偏器,使得两个正交偏振模式中的TM模式被截止,TE模式可以通过.利用三维有限差分光束传输法(3D FD- BPM)进行数值模拟,结果显示,当入射波长为1.5 5 μm,器件长度为8mm时,起偏器的消光比可高达到5 0 d B以上.在不增加工艺复杂度的前提下,采用这种光波导的结构可以直接制作起偏器,同时还可以方便地与其他平面波导器件集成.

  • SOI热光调制器

    王章涛, 樊中朝, 夏金松, 陈少武, 余金中

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1315

    Abstract PDF

    设计和制作了多模干涉马赫曾德型热光调制器.通过合理选择SOI光波导的埋层和包层的厚度,使制作出的调制器有良好的综合性能.调制器调制深度为91% ,功耗为0 .35 W,调制速度约为2 7μs.减小多模干涉耦合器的设计误差和提高刻蚀均匀性可以改善调制器的性能

  • 三维半导体GaAs量子阱微腔中的腔极化激元

    刘文楷, 林世鸣, 安艳伟, 张存善

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1319

    Abstract PDF

    半导体微腔中腔模和激子模耦合形成腔极化激元,三维微腔中由于横向限定腔模和激子模形成离散化的本征模式.本文计算了远离截止近似下,三维半导体微腔中空腔腔模的能量与微腔半径的关系;及腔模和激子模耦合后,三维半导体柱型微腔中具有相同角量子数和径向量子数的两个低阶腔模、重空穴激子模、轻空穴激子模耦合形成的腔极化激元能量随微腔半径变化的情况.结果表明随着微腔半径的减小腔模能量蓝移,腔模与相应的重空穴激子模、轻空穴激子模耦合形成的腔极化激元的三支随着微腔半径的减小存在明显的反交叉行为.随着微腔半径的变化,极化激元的三支所体现的模

  • SOI热光开关调制区结构与速度和功耗关系的有限元法分析

    刘敬伟, 王小龙, 陈少武, 余金中

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1324

    Abstract PDF

    利用有限元法分析了调制区内二维温度场的静态和动态分布.结果表明,上包层Si O2 厚度的减小,有利于开关速度的提高和功耗的减小.增加埋层Si O2 的厚度或引入绝缘槽,能有效降低器件功耗,但开关时间随之增加.电极的尺寸对开关性能影响较小.如果采用全体硅材料制作光开关,开关速度能达到5 μs,但功耗将增至0 .92 W.

  • 7.3GHz 0.18μm CMOS注入式锁相环电路

    王骏峰, 冯军, 袁晟, 熊明珍, 王志功

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1331

    Abstract PDF

    给出一种利用0 .18μm CMOS工艺实现的注入式振荡器辅助锁相环.在1.8V电源电压下,电路工作频率为7.3GHz,功耗为15 7m W,跟踪范围为15 0 MHz,锁定时在1‰(7.3MHz)频率偏移量下的相位噪声为- 97.36 d Bc/Hz

  • 0.2μmT形栅技术在10Gbps激光驱动电路研制中的应用

    张海英, 刘训春, 罗明雄, 刘洪民, 王润梅

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1335

    Abstract PDF

    0.2μm T形栅制作技术在10 0 mm Ga As激光驱动电路芯片研制中获得了成功的应用.优化的栅制作工艺保证了形貌良好的栅线条,获得了优良的晶体管直流参数和高频性能.栅工艺重复性好,整片内器件性能均匀一致,确保了电路的成功研制.实际电路测试结果表明,在10 0 mm Ga As片上制备的PHEMT驱动电路的芯片测试合格率达到70 %以上,可靠性良好

  • 用于模拟电路行为级建模的自动压扩子波方法

    王健, 曾璇, 陶俊, 童家榕

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1338

    Abstract PDF

    提出了一种新的自动压扩方法,适用于基于子波配置方法的模拟电路行为级建模.该压扩方法采用的压扩函数根据模块输入-输出函数的奇异性自动生成,因而这一方法具有通用性,可应用于任意输入-输出函数的电路模块的建模.与已有的建模方法相比,该方法能有效地降低模拟误差并减少使用基函数的个数.

  • 隔离技术对SOI PMOSFET中空穴迁移率的影响

    赵洪辰, 海潮和, 韩郑生, 钱鹤

    Chin. J. Semicond.  2004, 25(10): 1345

    Abstract PDF

    在SIMOX和Smart- cut SOI衬底上采用L OCOS和MESA隔离技术制备了部分耗尽PMOSFET,虽然L O-COS隔离器件的阈值电压较小,但其跨导和空穴迁移率明显小于MESA隔离器件.模拟表明,L OCOS场氧生长过程中,由于Si O2 体积膨胀,在硅膜中形成较大的压应力,从而降低了空穴的迁移率.

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