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Volume 24, Issue 3, Mar 2003

    CONTENTS

  • 非直角互连——布线技术发展的新趋势

    洪先龙, 朱祺, 经彤, 王垠, 杨旸, 蔡懿慈

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 225

    Abstract PDF

    由于集成电路制造工艺的不断提高 ,集成电路的设计规模遵循Moore定律持续向前发展 ,并出现了系统级芯片 (SOC)这一新的集成电路设计概念 .同时遇到的困难之一是互连线成为影响电路性能的决定因素 :芯片速度变慢、功耗增大、噪声干扰加剧 .若采用以往基于直角互连结构的基础模型进行互连线性能的优化 ,其能力受到限制 .于是 ,人们试图采用其他互连结构作为突破途径 ,以实现高性能的集成电路 .在这种技术需求与目前工艺支持的背景下 ,从 2 0世纪 90年代初出现的关于非直角互连的零散的、试探性的研究 ,将成为国际上布线领域新的热点研究方向 .

  • 氦离子注入形成980nm脊型波导激光器腔面非注入区的研究(英文)

    刘斌, 张敬明, 马骁宇, 肖建伟

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 234

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    报道了氦离子注入技术在提高 980nm半导体激光器灾变性光学损伤 (catastrophicopticaldamage,COD)阈值上的应用 .p GaAs材料经氦离子注入后可以获得高的电阻率 .在距离腔面 2 5 μm的区域内进行氦离子注入 ,由此形成腔面附近的电流非注入区 .腔面附近非注入区减少了腔面载流子的注入 ,因此减少了非辐射复合的发生 ,提高了激光器的灾变性光学损伤阈值 .应用氦离子注入形成腔面非注入区的管芯的平均最大功率达到 44 0 5mW ,没有发生COD现象 .而应用常规工艺制作的管芯的平均COD阈值功率为 40 7 5mW .同常规工艺相比 ,应用氦离子注入形成腔面非注入区技术

  • 热载流子应力下超薄栅p MOS器件氧化层陷阱电荷的表征(英文)

    杨国勇, 王金延, 霍宗亮, 毛凌锋, 谭长华, 许铭真

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 238

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    利用电荷泵技术研究了 4nmpMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为 .首先 ,对于不同沟道长度下的热载流子退化 ,通过直接的实验证据 ,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系 .然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷 (包括空穴和电子陷阱俘获 )的产生做了进一步的分析 .发现对于 pMOSFET的热载流子退化 ,氧化层陷阱电荷产生分两步过程 :在较短的应力初期 ,电子陷阱俘获是主要机制 ;而随着应力时间增加 ,空穴陷阱俘获作用逐渐显著 ,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.

  • 16信道0.35μmCMOS/VCSEL光发射模块(英文)

    陈弘达, 申荣铉, 毛陆虹, 唐君, 梁琨, 杜云, 黄永箴, 吴荣汉, 冯军, 柯锡明, 刘欢艳, 王志功

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 245

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    研究了垂直腔面发射激光器 (VCSEL)及其列阵器件的光谱特性、调制特性、高频特性及与微电子电路的兼容性 ,将 1× 16的VCSEL与CMOS专用集成电路进行多芯片组装 (MCM ) ,混合集成为 16信道VCSEL光发射功能模块 .测试过程中 ,功能模块的光电特性及其均匀性良好 ,测量的 - 3dB频带宽度大于 2GHz.

  • 用于CMOS图像传感器的双极结型光栅晶体管特性的数值模拟与分析(英文)

    金湘亮, 陈杰, 仇玉林

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 250

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    提出一种用于CMOS图像传感器的新型光电检测器———双极结型光栅晶体管 ,并建立了其解析模型 .基于0 6 μmCMOS工艺参数的模拟结果表明双极结型光栅晶体管具有传统光栅晶体管的特性 ,但与传统光栅器件相比 ,随着入射光功率的增加 ,双极结型光栅晶体管的光电流密度呈指数式增长 ,且其蓝光响应特性得到改善 .

  • 与标准CMOS完全兼容的硅基LED器件模拟(英文)

    孙增辉, 陈弘达, 毛陆虹, 崔增文, 高鹏

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 255

    Abstract PDF

    采用工业标准 0 6 μmCMOS工艺设计了以反向击穿硅 p n结为基础的光发射器件 .讨论了该器件的光发射机理 .利用商业模拟软件对器件的工作特性进行了模拟 ,包括器件的正向和反向I V特性、p区掺杂浓度对击穿电压的影响以及门电压对器件发光强度的调制特性的影响等 .结果表明该器件是一种很有前途的硅发光器件 ,在光互连等领域具有广阔的应用前景.

  • 对电源及温度不敏感的电流可调的CMOS电荷泵电路的设计(英文)

    赵晖, 徐栋麟, 潘莎, 杨柯, 任俊彦, 章倩苓

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 260

    Abstract PDF

    设计了一种电流可调的CMOS电荷泵电路 ,其中采用了带隙基准源、低drop out调压器及电容式直流 直流电压升压器为电荷泵电路提供电源电压 ,此电压不受外部供电电压及温度变化的影响 ;同时 ,电荷泵电路中的参考电流源本身也对温度变化不敏感 .电路设计采用 0 18μm 1 8V标准的数字CMOS工艺 .模拟结果表明电路性能令人满意.

  • 基于标准单元布图模式的电源线/地线网络设计、优化和验证集成工具(英文)

    傅静静, 武晓海, 洪先龙, 蔡懿慈

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 266

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    介绍了一个基于标准单元布图模式的电源线 /地线网络的辅助设计集成工具 .它应用了一系列高效的算法 ,为用户提供了电源线 /地线网络的设计、优化和验证的功能 .非线性优化技术、分枝定界算法和不完全乔莱斯基分解的预优共轭梯度法是该工作的三个主体部分 .用户可以选择使用非线性规划的方法或者几种分枝定界方法来满足他们对于精度和速度方面的不同需求 .实验结果表明 ,文中所提供的算法可以在很快的运行速度下实现更低的布线资源占用 .因此 ,在这些有效算法基础上实现的辅助设计工具具有处理大规模电路的能力.

  • 有机电致发光器件发光层中电场与载流子浓度分布的数值研究

    彭应全, 张福甲, 李海蓉, 宋长安

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 274

    Abstract PDF

    以陷阱电荷限制传导理论为基础 ,用数值方法研究了单层有机电致发光器件发光层中电势、电场和载流子密度的空间分布 .分析结果表明 ,电场强度在靠近两边电极的地方上升很快 ,而在中间区域几乎是线性地缓慢增大 .大部分载流子分布在靠近两个电极的地方 ,只有少量分布在中间区域 .在靠近注入电极的地方扩散电流大于漂移电流 ,而在其它区域漂移电流大于扩散电流.

  • Pt/n-GaN肖特基接触的退火行为

    张泽洪, 孙元平, 赵德刚, 段俐宏, 王俊, 沈晓明, 冯淦, 冯志宏, 杨辉

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 279

    Abstract PDF

    在金属有机物气相外延 (MOVPE)方法生长的非故意掺杂的n GaN上用Pt制成了肖特基接触 ,并在 2 5 0~6 5 0℃范围内对该接触进行退火 .通过实验发现 ,Pt与非故意掺杂n GaN外延薄膜可以形成较好的肖特基接触 ,而适当的退火温度可以有效地改善Pt/n GaN肖特基接触的性质 .在该实验条件下 ,40 0℃温度下退火后的Pt/n GaN肖特基接触 ,势垒高度最大 ,理想因子最小 .在 6 0 0℃以上温度退火后 ,该接触特性受到破坏 ,SEM显示在该温度下 ,Pt已经在GaN表面凝聚成球 ,表面形成孔洞.

  • 在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究

    丁天怀, 王鹏, 徐峰

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 284

    Abstract PDF

    以聚酰亚胺膜作为柔性衬底材料 ,用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)技术制备氢化非晶硅薄膜 .喇曼(Raman)光谱分析表明适当温度下的退火工艺使氢化非晶硅薄膜具有均匀的微硅晶体结构和良好的表面质量 .在扫描电子显微镜下进行的力学性能实验研究表明 ,由于非晶硅薄膜和聚酰亚胺膜之间较强的相互作用 ,使非晶硅薄膜具有优异的柔韧力学性能 ,可以在 5mm以上的曲率半径下保持良好的弹性变形能力 ,在受拉伸情况下可以达到 1 7%的弹性形变范围 ,抗拉伸强度达到 1 45GPa ,完全能够贴附于一般规则和不规则曲面并承受较大的应力作用.

  • 用二次离子质谱和扩展电阻探针技术测量硅中注入硼的深度分布及扩展电阻探针技术分辨率的估算

    杨恒青, 颜佳骅, 陈俭, 曹永明

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 290

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    利用二次离子质谱和扩展电阻探针技术测量了硅中注入硼的深度分布 .在适当的测量深度 ,用扩展电阻探针技术测得的结果对二次离子质谱技术测量的结果进行了标定 ,从而得到硅片中硼原子的深度分布 .用近似模型估算了扩展电阻探针针尖半径对测试分辨率的影响 .若探针针尖半径为r0 ,测量斜面的角度为 ξ ,在用扩展电阻探针技术测量载流子浓度的深度分布时 ,可以近似认为深度分辨率为 7 86r0 sinξ.还定性讨论了样品表面耗尽层对扩展电阻探针技术的影响.

  • 双电测组合法测试半导体电阻率的研究

    宿昌厚, 鲁效明

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 298

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    对双电测组合四探针法测试方块电阻 (Rs)和体电阻率 ( ρ)进行了研究 ,从理论和实践上揭示三种组合模式的共同优点 :测量结果与探针间距无关 ,可使用不等距探针头 ;具有自动修正边界影响的功能 ,不必寻找修正因子 ;不移动探针头即可得知均匀性 .推导出用于体电阻率时的厚度函数 .论述了Rs、ρ、大小样片及边界附近的测试原理 ,给出了Rs 和 ρ的计算公式.

  • 背面Ar~+轰击对n-MOSFET低频噪声的影响

    黄美浅, 李观启, 李斌, 曾绍鸿

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 307

    Abstract PDF

    研究了低能量背面Ar+轰击对n沟MOSFET低频噪声的影响 .用低能量 ( 5 5 0eV)的氩离子束轰击n沟MOSFET芯片的背面 ,能改善其饱和区和线性区的低频噪声频谱密度 .饱和区低频噪声的减小可用载流子迁移率模型解释 ,而线性区低频噪声的减小可用载流子数模型解释 ;其变化的原因可能与氩离子束背面轰击后反型层电子的有效迁移率、二氧化硅中的固定电荷密度以及硅 二氧化硅界面的界面态密度的变化有关.

  • SOI结构P型SiGe沟道混合模式晶体管器件模型研究

    夏克军, 李树荣, 王纯, 郭维廉, 郑云光, 陈培毅, 钱佩信

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 312

    Abstract PDF

    在带有应变SiGe沟道的SOIMOSFET结构中 ,把栅和衬底相连构成了新型的混合模式晶体管 (SiGeSOIBMHMT) .在SIVACO软件的器件数值模拟基础上 ,对这种结构的P型沟道管工作过程作了分析 ,并建立了数学模型 .提出在低电压 (小于 0 7V)下 ,衬底电极的作用可近似等效成栅 ,然后依据电荷增量 (非平衡过剩载流子 )的方法 ,推导出该结构的I V特性方程 .该方程的计算结果与器件模拟结果相一致.

  • 低开启电压的InGaP/GaAsSb/GaAs双异质结晶体管

    郑丽萍, 严北平, 孙海锋, 刘新宇, 和致经, 吴德馨

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 318

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    采用窄禁带宽度材料GaAsSb作为异质结晶体管的基区材料 ,成功研制出了能有效降低电路工作电压和功率损耗的低开启电压的NPNInGaP/GaAsSb/GaAs双异质结晶体管 (doubleheterojunctionbipolartransistor,DHBT) .器件性能如下 :BE结的正向开启电压 (turn onvoltage)仅为 0 73V ;当IB=1μA/step时 ,直流增益达到了 10 0 ,BVCEO=5~ 6V .通过对基区不同Sb含量器件的比较得到 ,器件的直流特性与基区Sb的含量有关.

  • 一种适用于2 4GHz ISM射频波段的全集成CMOS压控振荡器

    王海永, 林敏, 李永明, 陈弘毅

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 322

    Abstract PDF

    提出了一种频率可调范围约 2 30MHz的全集成LC压控振荡器 (VCO) .该压控振荡器是用 6层金属、0 18μm的标准CMOS工艺制造完成 .采用MOS晶体管和电容组合来实现等效变容管 ,为降低芯片面积仅使用一个片上螺旋电感 ,并实施了低电压、低功耗的措施 .测试结果表明 ,该压控振荡器在电源电压为 1 8V的情况下功耗约为10mW ,在振荡器中心频率为 2 46GHz时的单边带相位噪声为 - 10 5 89dBc/Hz @6 0 0kHz .该压控振荡器可以应用于锁相环电路或频率综合器中.

  • 半导体器件建模与优化系统

    谢晓锋, 鲁勇, 李钊, 阮骏, 姚依, 张文俊, 杨之廉

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 327

    Abstract PDF

    随着器件尺寸的缩小 ,器件特性空间变得越来越复杂 .如果仍采用手工参数调整的方法 ,不仅需要有较好的器件物理知识 ,而且也不一定能得到合适的结果 .为节约设计时间 ,对半导体器件建模与优化系统 (MOSSED)进行了研究与实现 .该系统可以对半导体器件进行有效地建模、优化和综合 ,以得到所需要的器件 .通过一些实例对部分功能进行了说明 ,并和一些已有的系统进行了比较.

  • 压阻加速度计的Au-Si共晶键合

    王翔, 张大成, 李婷, 王玮, 阮勇, 李修函, 王小保, 杜先锋

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 332

    Abstract PDF

    通过将压阻加速度计上帽与结构片的键合 ( 36 5℃保温 10min) ,再进行下帽与结构片的键合 ( 380± 10℃保温2 0min) ,成功进行了三层键合 .测得的键合强度约为 2 30MPa.硅片 基体 /SiO2 /Cr/Au层和硅片之间键合时 ,SiO2 溶解而形成CrSi2 硅化物 .共晶反应因Cr层而被推迟 ,键合温度高出共晶温度 2 0℃左右 ,从而避免了由于Au元素向硅中扩入而造成的污染 ,进而避免可能造成的对集成微电子器件性能的影响 .试验还证明硅基体 SiO2 /Cr/Au/Poly Si/Au键合层结构设计模型也遵循这一键合过程中的原子扩散理论.

  • PAPERS

  • Effect of Surface-Covered Annealing on the Optical Properties of ZnO Films Grown by MOCVD

    Wang Li, Pu Yong, Fang Wenqing, Mo Chunlan, Xiong Chuanbing, Jiang Fengyi

    Chin. J. Semicond.  2003, 24(3): 409

    Abstract PDF

    ZnO films grown by metal organic chemical vapor deposition at atmospheric pressure are annealed at 850℃,with the film surfaces exposed to air or covered by a sapphire wafer.The optical properties of the as-grown and the annealed samples are studied by photoluminescence (PL) spectroscopy.It is found that the air-exposure annealing effectively removes the hydrogen impurities from the ZnO films but greatly increases the deep-level emission.In the surface-covered annealed sample,an elimination of the hydrogen impurities is also observed,and the deep-level emission disappears completely.The free exciton emission is significantly enhanced in the ZnO film after surface-covered annealing.

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