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Volume 22, Issue 4, Apr 2001

    CONTENTS

  • 集成电路芯片上光互连研究的新进展

    阮刚, 肖夏, R Streiter, 陈智涛, T Otto, T Gessner

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 387

    Abstract PDF

    讨论了集成电路向高集成度、高工作频率和高传输速率继续发展时 ,常规金属互连出现的困难以及集成电路芯片上光互连具有的潜在优势 .介绍了组成芯片上光互连的光发射器件、光接收器件和光传输器件等三种基本器件及其与硅集成电路集成的研究新进展 .最后展望了集成电路芯片上光互连的应用前景 .

  • 低压金属有机化合物气相外延生长的 (Al_x Ga_(1-x))_(0.51)In_(0.49)P折射率测量(英文)

    廉鹏, 马骁宇, 张广泽, 陈良惠

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 398

    Abstract PDF

    采用测量反射谱方法确定了低压金属有机化合物气相外延生长的与 Ga As衬底匹配 (Alx Ga1 - x) 0 .5 1 In0 .49P外延材料的折射率 .实验中测量的反射谱波长范围为 0 .5— 2 .5 μm.在拟合实验数据过程中采用了单振子模型 .折射率数据用于分析应变量子阱 Ga In P/ Al Ga In P可见光激光二极管波导 ,计算出的器件远场图与实验数据吻合很好 .

  • TFSOI RESURF功率器件表面电场分布和优化设计的新解析模型(英文)

    何进, 张兴, 黄如, 王阳元

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 402

    Abstract PDF

    提出了 TFSOI RESURF功率器件的表面电场分布和优化设计的新解析模型 .根据二维泊松方程的求解 ,得到了表面电场和电势分布的相关解析表达式 .在此基础上 ,推出了为获得最大击穿电压的优化条件。讨论了击穿电压和漂移区长度及临界掺杂浓度和场氧化层、埋氧化层的关系 .解析结果与半导体器件数值分析工具 DESSISE-ISE得到的数值分析基本一致 ,证明了新解析模型的适用性 .

  • RCE光电探测器顶部DBR的优化(英文)

    梁琨, 陈弘达, 邓晖, 杜云, 唐君, 吴荣汉

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 409

    Abstract PDF

    对研制的 VCSEL 结构外延片制成的谐振腔增强型 (简称 RCE)光电探测器进行了物理分析和实验研究 ,由于 VCSEL 与 RCE光电探测器对谐振腔反射镜的反射率要求不同 ,通过腐蚀 VCSEL 器件顶部 DBR,改变顶镜反射率 ,能够得到量子效率峰值和半宽优化兼容的 RCE光电探测器 ,实现 VCSEL 与 RCE探测器的单片集成 .

  • MOSFET不同厚度薄栅老化中 SILC的机制(英文)

    王子欧, 卫建林, 毛凌锋, 许铭真, 谭长华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 414

    Abstract PDF

    通过对栅电流和栅电压漂移的测量 ,证明了均匀 FN应力老化后栅氧化层中陷阱呈非均匀分布 .不同厚度的栅氧化层产生 SIL C的机制不尽相同 ,薄栅以陷阱辅助隧穿为主 ,类 Pool- Frankel机制在厚二氧化硅栅中起主导作用 .

  • ZnO∶Tb纳米晶的制备、结构与发光性质

    刘舒曼, 刘峰奇, 郭海清, 张志华, 王占国

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 418

    Abstract PDF

    采用乙醇溶液中水解醋酸盐的方法合成了一种稀土掺杂的半导体纳米材料——掺铽的 Zn O纳米晶 ,并对其结构与发光性质进行了研究 ,结果表明掺铽的 Zn O纳米晶为六方纤锌矿结构 ,纳米颗粒表面有醋酸根络合物使颗粒之间互相分散 ,Zn O纳米基质与发光中心之间存在能量传递 ,引起稀土铽的特征发光 .

  • 蓝光聚合物共混材料的发光特性

    闫金良, 赵银女, 朱长纯

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 423

    Abstract PDF

    研究了不同组成 PVK和 P6 共混材料薄膜的光吸收特性和光致发光特性 .用不同比例 PVK∶ P6 共混材料为发光层和 Alq3为电子传输层合成双层结构的蓝光器件 ,测量器件的电致发光谱、电流 -电压特性和亮度 -电压特性 .结果表明 ,共混材料的光致发光强度比 PVK和 P6 都有明显的增强 ,且随 PVK浓度的增加而增强 ;器件电致发光强度随 PVK浓度的增加而增强 ;不同 PVK掺杂浓度对电致发光器件的开启特性没有明显影响 ,发光亮度随 PVK掺杂浓度的增加而增大 .

  • Si(111)-(3~(1/2)×3~(1/2))R30°-Ga表面原子结构

    邓丙成, 徐耕, 陈文华, 何永健, 谢茂海, 唐叔贤

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 427

    Abstract PDF

    利用自动张量低能电子衍射 (ATL EED)定量地研究 Si(111) - (3× 3) R30°- Ga重构表面的原子结构 .证实了 Ga原子吸附在 T4位即第二层 Si原子所对的空位上 ,同时给出了表面最顶层 7个原子层的详细坐标 .可靠性因子 RVHT=0 .143表明理论计算和实验符合得非常好 .

  • 非掺杂n型氮化镓外延层的光致发光

    彭长涛, 陈诺夫, 林兰英, 柯俊

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 431

    Abstract PDF

    研究了热处理对非掺杂 n型氮化镓外延层光致发光谱的影响和光谱中各发光带强度与温度之间的关系 .热处理后 ,光谱中的带边峰和黄光峰的强度较热处理前都有明显降低 .黄光峰强度随温度升高的衰减速度要比带边峰慢得多 .由这些实验结果得出结论 :光谱中的带边峰是由自由激子和束缚在一浅施主能级的束缚激子的谱线重合而成 ,这个浅施主能级很有可能是由氮空位产生 ;黄色荧光的机制应为自由电子或施主能级向深受主能级的跃迁 ,并且黄色荧光肯定和氮化镓中的一内部缺陷产生的深受主能级有关 ,该内部缺陷很有可能是镓空位 .

  • μc-Si∶H/a-Si∶H多层膜的周期性结构和量子尺寸效应

    徐明, 王洪涛, 冯良桓, 周心明, 蔡亚平, 冯技文, 徐宁, 麦振洪

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 435

    Abstract PDF

    利用射频辉光放电法 ,通过周期性交替切换两种耦合电极的方式 ,制备了 μc- Si∶ H/a- Si∶ H多层膜 .低角度X射线衍射 (L AXRD)测试表明 ,这种多层膜具有良好的周期性结构 .观察了上述多层膜的光学性质及电导率与温度的关系 ,发现其吸收边随着 a- Si∶ H层的减薄而蓝移 ,低温下的电导激活能 Ea 随着 a- Si∶ H层的减薄而减小 .

  • 加压布里奇曼法生长大直径HgCdTe晶体

    王跃, 李全保, 韩庆林, 马庆华, 宋炳文, 介万奇, 周尧和

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 440

    Abstract PDF

    根据加压改进布里奇曼法 ,采用“二次配料”工艺成功地生长了直径 40 mm的大直径 Hg Cd Te (组分 x≈0 .2 0 )晶体 .采用加压技术 ,平衡部分石英安瓶内的高汞蒸汽压 ,有效地避免了石英安瓶的爆裂 ;采用“二次配料”工艺 ,大大降低了生长温度 ;合理选择温度梯度和生长速度 ,获得了有较好结晶性和组分均匀性的 Hg Cd Te晶体 .分析表明 :Hg Cd Te晶片的载流子浓度 n77≤ 4× 10 1 4 cm- 3 ,迁移率 μ77≥ 1× 10 5 cm2 /(V· s) ,少数载流子寿命值 τ≥ 2 .0 μs,80 K时简单的性能测试用光导探测器件的探测率 D*为 1.1× 10 1 0 cm· Hz1 /2 /W.

  • 半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR)的分子束外延生长

    晏长岭, 赵英杰, 钟景昌

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 446

    Abstract PDF

    用分子束外延技术 (MBE)生长了以 Ga As/Al As超晶格替代 Alx Ga1 - x As所形成的 P型半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) .此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为 85 0 nm.由实验表明 ,19个周期的反射镜获得了高达 99%以上的高反射率 .与此同时 ,采取自行设计的二次钨丝掩膜质子注入法制成 15 μm× 15 μm的正方形电流注入区 ,以此测定 P型反射镜的串联电阻 ,克服了湿化学腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点 ,实验得出此 P型反射镜的串联电阻仅为 5 0 Ω 左右 .在生长过程中 ,发现在只含一个铝源的分子束外延生长系统中 ,生长这种半

  • Pt层对Ni/Si(100)固相反应NiSi薄膜高温稳定性的增强效应

    韩永召, 李炳宗, 屈新萍, 茹国平

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 451

    Abstract PDF

    研究了顺次淀积在 Si (10 0 )衬底上的 Ni/ Pt和 Pt/ Ni的固相硅化反应 .研究发现 ,当 1nm Pt作为中间层或覆盖层加入 Ni/ Si体系中时 ,延缓了 Ni Si向 Ni Si2 的转变 ,相变温度提高 .对于这种双层薄膜体系 ,80 0℃退火后 ,XRD测试未检测到 Ni Si2 相存在 ;85 0℃退火后的薄膜仍有一些 Ni Si衍射峰存在 . 80 0℃退火后的薄膜呈现较低的电阻率 ,在 2 3— 2 5 μΩ· cm范围 .上述薄膜较 Ni/ Si直接反应生成膜的热稳定性提高了 10 0℃以上 .这有利于Ni Si薄膜材料在 Si基器件制造中的应用 .

  • 双极器件中硅基区和锗硅基区的禁带变窄量

    金海岩, 张利春

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 456

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    采用一种新的方法计算双极器件中离子注 B硅基区和原位掺 B的锗硅基区禁带变窄量 .在器件基区的少子迁移率、多子迁移率和方块电阻已知的情况下 ,应用这种方法只需测量室温和液氮温度下的电学特性就可以获得禁带变窄量 .这种方法从双极晶体管的集电极电流公式出发 ,利用 VBE做自变量 ,在室温和液氮温度下测量器件的Gum mel图 ,选取 ln IC随 VBE变化最为线性的一部分读出 VBE及相应的 IC数值 ,获得两条 VBE- ln IC直线 ,通过求解两条直线的交点可以计算出基区的禁带变窄量ΔEG.利用这种方法测试了硅双极器件和锗硅基区双极器件 ,其基区禁带变窄量分别为

  • 微波晶体管散射矩阵的数值计算

    齐臣杰, 吴国华, 王晓慧, 李国辉, 黄敞

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 460

    Abstract PDF

    提出了一种计算半导体器件散射矩阵的方法 ,该方法采用数值分析技术 ,把描述有源半导体器件的泊松方程和电流连续性方程与描述输入输出匹配网络的电报方程联立求解 ,得到了晶体管端点电压和端点电流随时间的变化关系 ,根据电压电流值求出器件的散射矩阵 .在设计微波单片集成电路 (MMIC)时 ,可以同时对器件和输入输出匹配电路进行设计 ,缩短了研制周期 .另外计算了 SOI MOSFET微波器件的散射矩阵 .结果表明 ,该方法与传统的参数提取方法相比 ,两者的结果基本一致 .

  • 微机械热对流加速度计

    李立杰, 梁春广

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 465

    Abstract PDF

    介绍了基于流体运动的加速度计的原理和制作 .它的原理是自然对流受到加速度信号而产生对流形变 ,从而产生温度差 ,由这个温度差感应了加速度、倾斜、位置变化 .这种加速度计由一个充有流体的密闭腔体组成 ,腔体中包含了一个加热元件和两个对称放置的温度敏感元件 .为了实现这种加速度计 ,采取了微机械制作方法中的前腐蚀工艺 ,把加速度计和伺服电路集成并封装在一起 ,测试了加速度效应 .

  • CMOS源极跟随缓冲电路

    余宁梅, 杨安, 陈治明, 高勇

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 469

    Abstract PDF

    提出用 CMOS源极跟随缓冲电路以较少的电路段数快速驱动大电容负载 .HSPICE模拟结果表明 ,在负载电容为基本栅电容的 10 0倍及 6 0 0 0倍时 ,CMOS源极跟随缓冲电路具有高于多段倒相器缓冲电路的负载驱动能力 ,且占有面积小 .从而较好地解决了高速驱动芯片内各种数据传输及外部负载的问题 .该电路结构简单 ,易于实现 ,且制作工艺与标准 CMOS工艺完全兼容 .

  • 0.1μmT型栅PHEMT器件

    郑英奎, 刘明, 和致经, 吴德馨

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 476

    Abstract PDF

    通过电子束和接触式曝光相结合的混合曝光方法 ,并利用复合胶结构 ,一次电子束曝光制作出具有 T型栅的 PHEMT器件 ,并对 0 .1μm栅长 PHEMT器件的整套工艺及器件性能进行了研究 .形成了一整套具有新特点的PHEMT器件制作工艺 ,获得了良好的器件性能 (ft=93.97GHz;gm=6 90 m S/mm ) .

  • 离散谱折射率法优化设计深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

    马慧莲, 杨建义, 江晓清, 王明华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 481

    Abstract PDF

    采用离散谱折射率法对深刻蚀 Ga As/ Ga Al As多层脊形光波导的特性作了详细的理论分析 ,并对所获得的较大截面、低损耗的单模脊形光波导的制作容差性作了进一步的分析 .计算表明 ,用离散谱折射率法获得的单模脊形光波导具有较大的制作容差性 .

  • SOINMOSFET沟道热载流子的应力损伤

    郝跃, 朱建纲, 郭林, 张正幡

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 486

    Abstract PDF

    研究了沟道热载流子应力所引起的 SOI NMOSFET的损伤 .发现在中栅压应力 (Vg≈ Vd/ 2 )和高栅压应力(Vg≈ Vd)条件下 ,器件损伤表现出单一的幂律规律 ;而在低栅压应力 (Vgs≈ Vth)下 ,多特性的退化规律便会表现出来 .同时 ,应力漏电压的升高、应力时间的延续都会导致退化特性的改变 .这使预测 SOI器件的寿命变得非常困难 .

  • 两种集成高频CMOS多谐压控振荡器

    张春晖, 李永明, 陈弘毅

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 491

    Abstract PDF

    提出了两种压控振荡器 ,一种为差分形式 ,另一种为压控环结构 .采用 CSMC公司 0 .6 μm标准 CMOS工艺进行模拟 ,后仿真的结果显示 ,压控环结构的最高频率达到 2 GHz,在 5 V电源下的功耗为 7.5 m W.对压控振荡器的实现方法进行了分析比较 ,总结了高性能压控振荡器应具备的条件 ,并讨论了特定工艺下压控振荡器的极限频率 .

  • 模拟器件稳态热场正确性的判断方法

    张鸿欣

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 496

    Abstract PDF

    对稳态热场 ,二个水平剖面 A和 B所夹的薄层上的温差必须严格等于本文提出的平均值定理的计算值 .当芯片、基片和底座的截面大小一样时 ,可以直接根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 ,通常可以手工完成 ;当芯片、基片和底座的截面大小不一样时 ,可以通过数据合成根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 .如果计算中有的参数如沟道长度不十分清楚时 ,应作模拟了解该参数对热斑温度的影响 ,必要时对该参数进一步了解以保证模拟精度 .

  • 集成MOS力敏运放压力传感器

    岳瑞峰, 刘理天, 李志坚

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 500

    Abstract PDF

    设计并制作出一种新型集成压力传感器——集成 MOS力敏运放压力传感器 .它将运算放大器中的一对PMOS差分输入管集中设置在 N型 (10 0 ) Si膜片上的最大应力区 ,并使它们的沟道方向相互垂直 ,运放中其它元件全部集中设置在厚体硅上的低应力区 .在压力作用下 ,输入级 MOS管沟道中载流子迁移率发生变化 ,运算放大器以其为输入信号而产生力敏输出 .这种压力传感器具有很高的压力响应灵敏度 ,可望在诸多领域有广泛应用 .

  • 新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器暗电流特性

    史衍丽, 邓军, 杜金玉, 廉鹏, 高国, 陈建新, 沈光地, 尹洁, 吴兴惠

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 503

    Abstract PDF

    对基于 Ga As/ Al Ga As系子带间吸收的一种新型量子阱红外探测器 ,采用 Poisson方程和 Schrodinger方程 ,计算了新器件结构的能带结构、电子分布特性 ,在此基础上采用热离子发射、热辅助遂穿模型对器件的暗电流特性进行了模拟 ,计算结果与器件实测的暗电流特性吻合得很好 ,说明热离子发射、热辅助遂穿机制是形成器件暗电流的主要构成机制 ,增加垒高、降低阱中掺杂浓度及降低工作温度是抑制器件暗电流的主要途径 ,计算结果对进一步优化器件的设计将起到重要的理论指导作用 .

  • 6H-SiC高反压台面pn结二极管

    王姝睿, 刘忠立, 李晋闽, 王良臣, 徐萍

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 507

    Abstract PDF

    在可商业获得的单晶 6 H- Si C晶片上 ,通过化学气相淀积 ,进行同质外延生长 ;并在此 6 H - Si C结构材料上 ,利用反应离子刻蚀和接触合金化技术 ,制作台面 pn结二极管 .详细测量并分析了器件的电学特性 ,测量结果表明此 6 H - Si C二极管在室温、空气介质中 ,- 10 V时 ,漏电流密度为 2 .4× 10 - 8A/cm2 ,在反向电压低于 6 0 0 V及接近30 0℃高温下都具有良好的整流特性 .

  • 集成电路中金属连线下多晶硅电阻的不稳定性分析及抑制方法(英文)

    余宁梅, 高勇, 陈治明

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 511

    Abstract PDF

    作为集成电路的电阻单元 ,掺硼的多晶硅电阻在千欧级的范围内存在阻值不稳定性 ,尤其在金属连线下更为严重 .分析了不同工艺条件下制作的多晶硅电阻电特性和晶格特性 .结果表明 ,阻值的不稳定性主要由载流子迁移率改变引起 .通过测试和运用 Seto’ s模型计算进一步发现 ,在铝连线底下势垒高度和俘获的电荷密度均有降低 .电荷的俘获 /反俘获在多晶硅晶粒边界发生引起势垒高度的变化 ,从而导致阻值不稳定 .然后 ,借助于补偿的离子注入制作了高稳定的、阻值在千欧级的多晶硅电阻 .该方法使得多晶硅晶粒边界电荷的俘获 /反俘获对氢退火不敏感 .

  • MARS:一个通用多层区域布线算法(英文)

    马琪, 严晓浪

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 516

    Abstract PDF

    提出一个 VL SI多层区域详细布线算法 ,算法使用模拟进化技术进行拆线重布线 ,对单个线网则使用改进型多层迷宫算法进行布线。

  • 用SQP时域优化高速互连线电路

    蔡兴建, 毛军发, 钱晓宁, 陈建华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 520

    Abstract PDF

    提出了一个基于特征法传输线网络建模和灵敏度分析的非线性高速互连线电路的时域优化设计方法 .考虑到高速互连线电路设计的特性 ,一般其最优值只是在初值的较小邻域 ,提出用改进的序列二次规划法 SQP优化方法保证了算法的整体收敛性及局部超一次收敛性 .介绍了用于优化内循环的特征法传输线建模和灵敏度分析 .最后 ,用两个例子证明了方法的可行性 .

  • 国家自然科学基金2000年半导体学科申请概况分析

    何杰, 夏传钺

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(4): 526

    Abstract PDF

    介绍国家自然科学基金 2 0 0 0年半导体学科基金申请与资助概况及近期走向 ,并附 2 0 0 0年半导体学科批准资助的面上及重点项目 ,供有关科学家参考。

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