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Volume 22, Issue 5, May 2001

    CONTENTS

  • Quantum Well Infrared Photodetectors:the Basic Design and New Research Directions

    H, C, Liu

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 529

    Abstract PDF

    IntroductionThe physics and applications of quantumwell infrared photodetectors ( QWIP) based onGa As/Al Ga As materials are well established.Thermal infrared( IR) imaging is the main existingapplication of QWIPs fabricated into focal plane...

  • 带门极双层Si-δ-掺杂GaAs中的奇特非线性耗尽(英文)

    卢铁城, 林理彬, M LEVIN, V GINODMAN, I SHLIMAK

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 538

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    报道了带门极双层 Si-δ-掺杂 Ga As样品中的二维电子系统 Hall效应的低温测量实验 ,观察到了电子耗尽过程中电子浓度与门电压的奇特、复杂的非线性关系 .根据双电容器 (由两个δ-掺杂二维电子层和一个金属门电极构成 )模型的假设和在双对数坐标中电子迁移率与电子浓度呈线性关系的实验结果 ,解释了这一非线性耗尽现象 .

  • 采用TEOS和H_2O源PECVD方法生长氧化硅厚膜(英文)

    雷红兵, 王红杰, 邓晓清, 杨沁清, 胡雄伟, 王启明, 廖左升, 杨基南

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 543

    Abstract PDF

    开展了使用 TEOS和 H2 O混合物进行 PECVD生长 Si O2 膜的研究工作 .氧化硅折射率分布在 1.45 3±0 .0 0 1的范围 ,且随偏离中心距离基本不变 .薄膜厚度是中央大 ,边沿薄 ,其厚度相对变化不超过± 1.5 % (5 1mm衬底 ) .利用 TEOS源 PECVD,并结合退火技术 ,摸索出厚膜氧化硅生长工艺 ,已成功地在硅衬底上生长出厚度超过 15 μm氧化硅厚膜 ,可用于制备氧化硅平面波导器件 .

  • 一种用于功率模块热分布特性研究的精确模型(英文)

    耿莉, 陈治明, R Kruemmer, T Reimann, J Petzoldt

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 548

    Abstract PDF

    应用有限元法 ,对一个 IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究 ,提出了通过 ANSYS仿真建立热模型的基本方法 ,进而探讨了功率模块上各芯片之间的热耦合关系 ,提出了考虑热耦合效应在内的功率模块热模型的统一结构 ,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合 ,获得了热模型的相关参数 ,从而建立了热耦合模型 .该模型可方便地应用于电路仿真软件如 PSPICE中 ,仿真结果与有限元计算结果一致 ,并与实际测量值相符 .

  • 槽栅MOS控制的晶闸管(英文)

    张鹤鸣, 戴显英, 张义门, 林大松

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 554

    Abstract PDF

    报道了一种新结构的功率栅控晶闸管 ,称其为槽栅 MOS控制的晶闸管 (TMCT) .在该器件结构中 ,采用 U-MOS控制晶闸管的开启和关闭 .结构中不存在任何的寄生器件 ,因此 ,消除了在其它结构的栅控晶闸管中由寄生晶体管引起的各种问题 ,所以 TMCT会有优良的电特性 .实验结果表明 ,多元胞 TMCT (6 0 0 V,有源区面积0 .2 m m2 )的开态压降在 30 0 A / cm2 时为 1.2 5 V,最大可控电流在栅压为 - 2 0 V和电感负载下达到了 2 96 A/ cm2 .

  • 一种用采用边界元方法的芯片级热分布分析算法(英文)

    崔铭栋, 赵文庆, 唐璞山

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 558

    Abstract PDF

    现代芯片技术在集成度和速度方面的进步带来一系列热相关的问题 ,非均匀分布热源引起的局部热点很可能会使整个芯片失效 .提出一种计算芯片温度分布的算法 ,采用边界元方法将三维问题转化为二维问题 ,这样可以快速计算出芯片边界和内部的温度分布 .适用于对 VL SI芯片进行热评估 .

  • 新型亚50纳米硅栅制作技术(英文)

    张盛东, 韩汝琦, 刘晓彦, 关旭东, 李婷, 张大成

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 565

    Abstract PDF

    提出并演示了一新型的低成本亚 5 0纳米多晶硅栅制作技术 .该技术的特点是它与光刻分辨率无关 ,即不需要高分辨率光刻技术 .纳米尺度的栅掩膜图案是由台阶侧壁图形的转移所形成 .实验结果表明 ,该技术制成的硅栅的栅长由形成侧壁图形的薄膜之厚度所决定 ,大致为该厚度的 75 %— 85 % .SEM照片显示硅栅的剖面为倒梯形结构 .与其它结构 (如矩形或正梯形 )相比 ,该结构有利于减少栅电阻 .

  • InGaN光致发光性质与温度的关系

    樊志军, 刘祥林, 万寿科, 王占国

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 569

    Abstract PDF

    分析了用金属有机物气相外延方法 (MOVPE)在蓝宝石衬底上生长的铟镓氮 (In Ga N)的光致发光 (PL)性质 .发现在 4.7K至 30 0 K范围内 ,随着温度升高 ,In Ga N带边辐射向低能方向移动 ,峰值变化基本符合 Varshni经验公式 ;同时 In Ga N发光强度虽有所衰减 ,但比 Ga N衰减程度小 ,分析了导致 Ga N和 In Ga N光致发光减弱的可能因素 .

  • 刻划的富硅二氧化硅/p-Si结构的光致发光和电致发光

    孙永科, 崔晓明, 张伯蕊, 秦国刚, 马振昌, 宗婉华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 573

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    以磁控溅射方法于 p- Si上淀积富硅二氧化硅 ,形成富硅二氧化硅 /p- Si结构 ,用金刚刀在其正面刻划出方形网格后在 N2 气氛中退火 ,其光致发光 (PL)谱与未刻划的经同样条件退火的对比样品的 PL 谱有很大不同 .未刻划样品的 PL 谱只有一个峰 ,位于 840 nm (1.48e V) ,而刻划样品的 PL 谱是双峰结构 ,峰位分别位于 6 30 nm(1.97e V)和 840 nm.80 0℃退火的刻划富硅二氧化硅 /p- Si样品在背面蒸铝制成欧姆接触和正面蒸上半透明金电极后在正向偏压 10 V下的电致发光 (EL)强度约为同样制备的未经刻划样品在同样测试条件下的 EL 强度的 6倍 .EL 谱形状也有明

  • 微重力条件下开口矩形容器的小Pr热毛细对流

    朱丽红, 刘秋生, 胡文瑞

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 580

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    采用数值方法研究了微重力条件下开口矩形容器内小 Prandtl数镓 (Ga)熔体生长过程中定常热毛细对流 ,讨论了 Re数、几何纵横比 A和侧壁外加温差的相对高度 H对熔体内温度场和流场分布的影响 .计算结果表明 ,热毛细对流对熔体温度分布有明显的影响 ,从而影响着晶体生长过程 .自由面两侧温度差很小 (如 0 .1K)时 ,熔体内温度场将发生变化 ;当温度差增加即 Re数增加时 ,热毛细对流加强 ,对流和扩散相互作用导致温度场分布更加不均匀 .无论多小的 H值 ,若自由面存在温差 ,都会驱动热毛细对流 ;随着 H值增加 ,热毛细对流会扩展到整个熔区 .几何纵横比 A对熔

  • 等离子体化学气相沉积非晶SiO_x∶H(0≤x≤2.0)薄膜的红外光谱

    何乐年

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 587

    Abstract PDF

    以等离子体化学气相沉积法 (PECVD)在 30 0℃下用 Si H4和 O2 混合气体制备了非晶 Si Ox∶ H(a- Si Ox∶ H,0≤ x≤ 2 .0 )薄膜 ,并用傅里叶红外光谱 (FT- IR)测试分析了薄膜中的 Si— O— Si键红外吸收特性 .Si— O— Si伸缩振动模在 10 5 0 cm- 1和 115 0 cm- 1附近有两个吸收峰 ,而弯曲振动模在 80 0 cm- 1附近有一个吸收峰 . 10 5 0 cm- 1和115 0 cm- 1 吸收带的吸收强度之和 Isum与薄膜中的 Si原子密度 NSi之比 Isum/ NSi在氧含量 x =0— 2 .0的范围内和 x成正比 .求得氧含量比例系数 ASi O (Si— O谐振子强度的倒数 )为 1.48× 10 1 9cm- 1 .

  • 高阻CdZnTe晶体的退火处理

    李道强, 桑文斌, 钱永彪, 史伟民, 李冬梅, 李万万, 闵嘉华, 刘冬华

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 594

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    获得高电阻率的、完整性好的 Cd Zn Te晶体是研制高性能的 Cd Zn Teγ射线探测器的关键 .运用热力学关系估算了 Cd1 - x Znx 熔体平衡分压 ,尝试以 Cd1 - x Znx 合金源替代 Cd源进行 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片的热处理 ,研究了退火对 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片质量的影响 .结果表明 :在 10 6 9K下用 Cd0 .8Zn0 .2 合金源 (PZn=0 .12 2e5 Pa和 PCd=1.2 0e5 Pa)对 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片退火 5天以上 ,可提高晶体电阻率一个数量级和晶体红外透过率 10 %以上 ,并可消除或减小晶片中的 Te沉淀 ,同时避免了 Zn的损失 ,改善 Zn的径向分布 .可见 ,采用 Cd1 - x Zn

  • 低碳含量a-Si_(1-x)C_x∶H薄膜的化学键结构

    王燕, 岳瑞峰, 韩和相, 廖显伯, 王永谦, 刁宏伟, 孔光临

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 599

    Abstract PDF

    利用两种不同激发波长进行 Ram an测量 ,研究了低碳含量 a- Si1 - x Cx∶ H (~ <2 0 at.% )薄膜的结构特征 .采用 6 47.1nm激发时 ,由于激发光能量接近于各样品的光学带隙 ,因而在样品中具有较大的穿透深度 ;而采用488nm激发时 ,激发光被样品表面强烈吸收 .探测深度的变化造成了两种激发下 Raman谱出现较大的差异 .实验结果表明样品体内存在硅团簇结构 ,样品的自由表面存在一层高浓度的缺陷层 .这两种空间的不均匀性造成了高能激发时 Raman谱的 TO模频率和半高宽比低能激发时有大的红移和展宽 .以上结果证明不同激发波长将造成Ram an测量结果的差异 .

  • MOCVD生长的InGaN薄膜的离子束背散射沟道及其光致发光

    李述体, 江风益, 彭学新, 王立, 熊传兵, 李鹏, 莫春兰

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 604

    Abstract PDF

    采用 MOCVD技术以 Al2 O3为衬底在 Ga N膜上生长了 In Ga N薄膜 .以卢瑟福背散射 /沟道 (RBS/Channeling)技术和光致发光 (PL )技术对 Inx Ga1 - x N / Ga N / Al2 O3样品进行了测试 ,获得了合金层的组分、厚度、元素随深度分布、结晶品质及发光性能等信息 .研究表明生长温度和 TMIn/ TEGa比对 In Ga N薄膜的 In组分和生长速率影响很大 .在一定范围内 ,降低 TMIn/ TEGa比 ,In Ga N膜的生长速率增大 ,合金的 In组分反而提高 .降低生长温度 ,In Ga N膜的 In组分提高 ,但生长速率基本不变 . In Ga N薄膜的结晶品质随 In组分的增大而显著下降 ,In Ga N薄膜

  • 选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

    刘国利, 王圩, 张佰君, 许国阳, 陈娓兮, 叶小玲, 张静媛, 汪孝杰, 朱洪亮

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 609

    Abstract PDF

    采用 L P- MOVPE在 Si O2 掩膜的 In P衬底上实现了高质量的 In Ga As P多量子阱 (MQW)的选择区域生长(SAG) .通过改变生长温度和生长压力 ,MQW的适用范围由 C波段扩展至 L 波段 ,即 MQW的光致发光波长从15 46 nm延展至 16 2 1nm.光致发光 (PL)测试表明 :在宽达 75 nm的波长范围内 ,MQW的质量与非选择生长的MQW质量相当 ,并成功制作出电吸收调制 DFB激光器 (EML) .

  • 碲镉汞的液相外延生长

    黄仕华, 何景福, 陈建才, 雷春红

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 613

    Abstract PDF

    设计了一种使用良好的石墨舟 ,建立了一套能进行开管液相外延的系统 ,并利用此系统在 Cd Zn Te衬底上和在富 Te的生长条件下生长了不同 x值的 Hg Cd Te外延薄膜 .通过对外延生长工艺的控制 ,外延薄膜的表面形貌有很大的改善 ,残留母液大为减少 ,外延薄膜的组分比较均匀 ,其电学性能得到较大改善 ,Hg Cd Te外延薄膜与Cd Zn Te衬底之间的互扩散非常少 ,外延膜的晶体结构也较完整 .

  • 注F短沟MOSFET的沟道热载流子效应

    韩德栋, 张国强, 余学峰, 任迪远

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 618

    Abstract PDF

    通过对短沟 NMOSFET的沟道热载流子效应研究 ,发现在短沟 NMOSFET栅介质中引入 F离子能明显抑制因沟道热载流子注入引起的阈电压正向漂移和跨导下降以及输出特性曲线的下移 .分析讨论了 F抑制沟道热载流子损伤的机理 . Si— F键释放了 Si/Si O2 界面应力 ,并部分替换了 Si— H弱键是抑制热载流子损伤的主要原因 .

  • 凹槽深度与槽栅PMOSFET特性

    任红霞, 郝跃

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 622

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    基于能量输运模型对由凹槽深度改变引起的负结深的变化对深亚微米槽栅 PMOSFET性能的影响进行了分析 ,对所得结果从器件内部物理机制上进行了讨论 ,最后与由漏源结深变化导致的负结深的改变对器件特性的影响进行了对比 .研究结果表明随着负结深 (凹槽深度 )的增大 ,槽栅器件的阈值电压升高 ,亚阈斜率退化 ,漏极驱动能力减弱 ,器件短沟道效应的抑制更为有效 ,抗热载流子性能的提高较大 ,且器件的漏极驱动能力的退化要比改变结深小 .因此 ,改变槽深加大负结深更有利于器件性能的提高 .

  • 施主型界面态引起槽栅PMOSFET性能退化的特征

    任红霞, 郝跃

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 629

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    基于流体动力学能量输运模型 ,对沟道杂质浓度不同的深亚微米槽栅和平面 PMOSFET中施主型界面态引起的器件特性的退化进行了研究 .研究结果表明同样浓度的界面态密度在槽栅器件中引起的器件特性的漂移远大于平面器件 ,且电子施主界面态密度对器件特性的影响远大于空穴界面态 .特别是沟道杂质浓度不同 ,界面态引起的器件特性的退化不同 .沟道掺杂浓度提高 ,同样的界面态密度造成的漏极特性漂移增大 .

  • 低波长漂移的电吸收调制DFB激光器

    刘国利, 王圩, 汪孝杰, 张佰君, 陈娓兮, 张静媛, 朱洪亮

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 636

    Abstract PDF

    采用端面有效反射率法 ,从理论上计算了单片集成电吸收调制 DFB激光器 (Electroabsorption ModulatedDFB L aser,EML)的腔面反射率、耦合强度 (κL)对其波长漂移的影响 .同时在实验中通过改变腔面的反射率来验证计算结果 .理论与实验的结果表明 :为提高 EML 的模式稳定性 ,必须减小调制器一端的反射率 ,同时增加DFB激光器的 κL.最终我们采用选择区域生长 (Selective Area Growth,SAG)的方法 ,制作了低光反馈出光面的单脊条形 EML,在 2 .5 Gb/ s的非归零 (NRZ)码调制下 ,经过 2 80 km的标准光纤传输后 ,没有发现色散代价 .

  • Au/PZT/p-Si结构铁电存储二极管的制备及其性能

    王华, 于军, 董晓敏, 周文利, 王耘波, 谢基凡

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 641

    Abstract PDF

    采用准分子脉冲激光沉积 (PL D)工艺 ,制备了 Au/ PZT/ p- Si结构铁电存储二极管 .在氧气氛 35 0℃低温沉积、原位 5 30℃快速退火工艺条件下 ,获得了多晶纯钙钛矿结构的 Pb (Zr0 .5 2 Ti0 .48) O3(PZT)铁电薄膜 . PZT薄膜的铁电性能测试显示较饱和的、不对称的电滞回线 ,其剩余极化和矫顽场分别为 13μC/ cm2和 48k V/ cm.从C- V和 I- V特性曲线观察到源于铁电极化的回滞现象 ,记忆窗口约 1.1V,+4 V偏压下电流密度为 3.9× 10 - 6 A/cm2 .

  • 精确预计SiBJT微波功率器件峰值结温的方法

    张鸿欣

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 646

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    三维全热程热电一体地模拟了 Si BJT微波功率器件 .热场计算包括从芯片的有源区经芯片 -粘接层 -基片 -粘接层 -底座直到固定于 70℃的安装台面的整个散热过程 .在处理热电正反馈时把有源区的 6 0个基本单元 (子胞 )当成 6 0个并联子胞晶体管进行建模 ,子胞模型包括子胞晶体管本身、基区横向扩展电阻、发射区横向扩展电阻 .热电一体分析除了涉及 Vbe随温度变化外 ,还有子胞发射极有效面积随子胞发射极电流上升而下降的效应 (以下称面积效应 ) .与对有源区各点直接进行分析相比 ,子胞建模不仅大大简化了计算 ,而且摸拟结果与器件结构、版图结构、工艺参

  • 基于半导体光放大器临界激射状态的同相波长转换

    张新亮, 孙军强, 刘德明, 易河清, 黄德修

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 652

    Abstract PDF

    基于半导体光放大器处于放大和激射之间的临界状态 ,实现了同相波长转换 ,转换后光信号与泵浦光信号有相同的比特系列 .运用放大器中存在的自发辐射光子诱发的受激辐射和入射信号光子诱发的受激辐射之间的竞争很好地解释了实验结果 .结果表明 ,此种波长转换结构简单、输出消光比不退化

  • 栅氧化方式对N沟输入CMOS运算放大器电离辐射效应的影响

    陆妩, 郭旗, 任迪远, 余学锋, 张国强, 严荣良, 王明刚, 胡浴红, 赵文魁

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 656

    Abstract PDF

    介绍了干氧和氢氧合成两种不同栅氧化方式下制作的 N沟输入 CMOS运算放大器电路的电离辐照响应特征 .并通过对电路内部单管特性损伤分析的比较 ,探讨了引起两者辐照敏感性差异的原因 .结果显示 ,氢氧合成工艺比干氧工艺损伤明显的原因 ,是因为 H的引入产生了更多的界面态 ,从而使其单管的跨导明显下降所致 .这表明 ,抑制辐照感生氧化物电荷尤其是界面态的增长 ,对提高电路的抗辐射特性至关重要 .

  • 0.5μm SOI CMOS器件和电路

    刘新宇, 孙海峰, 海朝和, 吴德馨

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 660

    Abstract PDF

    研究了 0 .5μm SOI CMOS器件和电路 ,开发出成套的 0 .5μm SOI CMOS工艺 .经过工艺投片 ,获得了性能良好的器件和电路 ,其中当工作电压为 3V时 ,0 .5μm 10 1级环振单级延迟为 42 ps.同时 ,对部分耗尽 SOI器件特性 ,如“浮体”效应、“kink”效应和反常亚阈值特性进行了讨论

  • 采用遗传算法的一种可重构ANN的电路设计

    卢纯, 石秉学

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 664

    Abstract PDF

    提出了一种新型的 sigm oid函数发生器 .它不仅简单、快速 ,与理想 sigm oid函数的拟合程度好 ,而且可实现阈值和增益因子的编程 ,因而有很大的应用范围和良好的应用前景 .设计了神经元以及 Gilbert乘法器、数字存储器、 D/ A转换器等神经网络的基本单元 .说明了遗传算法 (GA)作为人工神经网络 (ANN)学习算法的有利因素 .利用上述电路 ,采用 GA,设计了可重构 ANN.对各单元电路和整个 ANN都用标准 1.2 μm CMOS工艺的第 47级模型进行了 HSPICE模拟 .结果表明它们的功能正确、性能优良 .

  • 基于望远镜搜索的块匹配运动估值的低功耗VLSI结构

    张武健, 邱晓海, 周润德, 陈弘毅, Kondo Toshio, Nakashima Takayoshi, Ishitani Tsunehachi

    Chin. J. Semicond.  2001, 22(5): 670

    Abstract PDF

    在一种基于望远镜搜索的块匹配运动估值的 VL SI实现中 ,对用于加速搜索的传统心动阵列引擎进行了结构上的改进 ,从而能够显著地降低功耗 .方法是使用一种新的块匹配误差计算的提早跳出技术 ,并通过在阵列处理单元中屏蔽操作数来避免不必要的计算操作 .基于算法模拟结果的简单估计表明 :使用新结构搜索引擎的运动估值 ,功耗可降低到原来的 40 %左右 ,而仍然保持着相同的处理速度和相似的视频解码图质量 .

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