韩国电子通信研究院开发出3kV级氧化外延层和器件技术

在韩国文化体育观光部的支持下,韩国政府资助的非营利性电子通信研究院(ETRI)与韩国陶瓷工程技术研究所(KICET)合作,开发出了氧化镓(Ga_(2)O_(3))功率半导体的核心材料和器件工艺技术,即韩国开发的首款3kV级氧化功率半导体金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件。

三结砷化镓太阳能电池外延层表面抛光技术研究

以空间用三结砷化镓(GaAs)电池外延表面抛光为研究对象,对抛光压力、抛光转速、抛光液pH等参数进行试验研究。研究结果表明:选用抛光压力40 g/cm^(3),采用55 r/min的转速,有效氯含量为5%的抛光液,对三结砷化镓太阳能电池外延表面有良好的抛光效果,可得到良好的表面颗粒度,即表面粗糙度小于0.4 nm、颗粒粒径大于0.2μm(含0.2/μm)的数量低于50个,颗粒粒径小于0.2μm的数量低于100个的外延片表面,为键合技术用于三结砷化镓太阳能电池的批量生产提供了可能。

基于外延层转移的超薄垂直结构深紫外LED

AlGaN基深紫外(Deep ultraviolet,DUV)发光二极管(Light-emitting diode,LED)可用于杀菌、水体净化、光疗、固化、传感和非视距通信等场合,在生物、环境、工业、医疗和军事等领域具有广阔的应用前景。针对现阶段DUV LED外量子效率较低的问题,本文提出了一种超薄垂直结构的DUV LED方案。该方案基于蓝宝石-硅晶圆键合和物理减薄工艺实现了高质量DUV LED外延层从蓝宝石衬底到高导热硅基板的转移,并采用转移后亚微米厚度的超薄外延层制备出垂直结构的AlGaN DUV LED。器件的出光面在减薄工艺后无需特殊的化学处理便可实现纳米级的粗化,配合超薄外延层结构具备显著的失谐微腔效应,有助于破坏高阶波导模式,从而增加TM波的出光并提升器件的出光效率。测试表明,转移后的外延层厚度约为710 nm,制备出的DUV LED发光光谱峰值波长约为271 nm。该垂直结构DUV LED制备方案为实现高效DUV光源提供了可行路径。

UHV/CVD生长亚微米薄硅外延层及其高频器件研制

为获得亚微米级的薄硅外延层,从而提高硅器件的工作频率,利用自行研制的一台新型超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)系统生长用于高频器件的超薄外延层,该系统由气路部分、控制部分、主体部分组成,反应室本底真空可达5.0×10-8Pa,能够实现在超净环境下低温、低压外延生长.利用该系统在重掺硅衬底上成功生长出了高质量的亚微米薄硅单晶层,外延层厚度为0.1～0.5μm,掺杂浓度为1×1017cm3,过渡区非常窄,达到了制备高频器件的要求;并在此基础上制备出了高频肖特基二极管原型器件,由IV测试并经过计算,截止频率可达31GHz.

平板式外延炉大尺寸硅外延层的均匀性调控

硅外延层是在硅单晶抛光衬底上采用化学气相沉积方法生长的一层单晶硅薄膜。本实验以150 mm的大尺寸硅抛光片为衬底生长高均匀性外延层,结合傅里叶变换红外线光谱分析(FT-IR)、电阻率测试仪等测试设备对外延层电学参数进行了分析。对平板式外延炉的流场、热场与厚度、电阻率均匀性的相互作用规律进行了研究,最终制备出表面质量良好、片内和片间不均匀性小于1%的外延层。

硅基GaN外延层的光致发光谱

报道了在硅基上用简便的真空反应法制备出 Ｇａ Ｎ 外延层，并对其发光特性进行了研究。发现衬底晶向、生长温度和退火均会对 Ｇａ Ｎ 外延层的发光特性产生影响。 Ｓｉ（１１１） 衬底比 Ｓｉ（１００） 衬底更有利于 Ｇａ Ｎ 外延层的单色发光。退火使 Ｇａ Ｎ 外延层的发光强度降低。在１ ０５０ ℃下生长的 Ｇａ Ｎ 外延层的发光强度高于其他温度下生长的 Ｇａ Ｎ

As在HgCdTe外延层中的扩散系数

使用二次离子质谱分析(SIMS)方法研究了As在碲镉汞分子束外延样品中的扩散系数.获得了在240℃,380℃和440℃温度下As在碲镉汞材料中的扩散系数,并发现它与退火过程中Hg的分压有关,且Hg空位对As的扩散有明显的辅助增强作用.研究表明在低温段的240℃/24～48小时的退火中As的扩散非常有限,对样品中As的浓度分布影响不大,而在高温段380℃/16小时和440℃/30分钟退火中,As扩散较为明显,能使原来的PN突变结变缓.综合比较As杂质的电学激活以及As扩散因素,高温段440℃/30分钟的退火条件较理想.

弛豫SiGe外延层的UHV/CVD生长

利用自制的冷壁石英腔 UHV/CVD设备 ,60 0℃条件下 ,通过 Ge组分渐变缓冲层技术 ,在 Si( 1 0 0 )衬底上成功地生长出完全弛豫、无穿透位错的 Si0 .83Ge0 .17外延层 ,并在其上获得了具有张应变的 Si盖帽层 .另外 ,还在 550℃下生长了同样结构的样品 ,发现此样品厚度明显变薄 ,组分渐变层的应变释放不完全 ,位错网稀疏而且不均匀 ,其上的 Si0 .83Ge0 .

半导体外延层晶格失配度的计算

比较了晶格失配度的各种定义,建议统一使用同一定义。采用简化模型系统地探讨了各种情况下半导体外延生长层和衬底的二维晶格失配度的计算,最后讨论了结合XRD衍射图谱确定失配度的方法。结果表明,正三角形晶格和长方形晶格匹配,长方形晶格的宽列原子的匹配具有优先性,不受长列原子匹配的影响。长方形的长宽比接近匹配比时,整体匹配较好。

外延层组分界面状况的X射线双晶衍射测定

本文介绍了一种用Ｘ射线双晶衍射仪测定外延层与衬底界面状况并同时测定外延层点阵常数及组分的方法，只需测量三个衍射，并考虑了晶体表面偏离对称轴的影响．同时，引入了表征界面状态的界面共格因子，讨论了它的意义．实验结果表明：在测定大失配体系外延材料的组分时，同时测定外延层与衬底之间以及外延层与外延层之间的界面关系是必要的．

透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层倒易点二维图分析

本文介绍了摇摆曲线和倒易点二维图在评价晶格完整性时的特点 ,分析了透射式Ga As光电阴极样品 Al Ga As/Ga As外延层的倒易点二维图 ,获得了晶面弯曲以及Al Ga As外延层中 Al组份变化等方面的信息 ,为优化外延工艺提供了可靠的保证 .

透射式GaAs光电阴极AlGaAs/GaAs外延层X射线衍射摇摆曲线半峰宽研究

本文研究了晶体 X射线摇摆曲线半峰宽同其晶格完整性之间的关系 ,外延层之间

一种测量外延层厚度及掺杂浓度的改进方法

在双台面SiGeHBT加工工艺过程中,采用RIE工艺刻蚀发射极台面时,为了避免等离子轰击对外基区表面造成损伤,同时为了防止过刻到基区,必须严格控制发射极台面的高度,从而必须准确知道未刻蚀前的厚度和刻蚀后的厚度。现有的许多对材料厚度及掺杂浓度的分析方法,具有各自的优缺点。本文提出了一种可以同时检测外延层的厚度及掺杂浓度分布的方法,这种方法具有简单、高效、低成本的优点。

150mm掺P硅衬底外延层的制备及性能表征

为适应肖特基二极管降低正向导通电压和制造成本的需要,采用150mm的掺P硅抛光片为衬底,通过化学气相沉积制备高阻硅外延层。利用傅里叶变换红外线光谱、电容-电压测试等方法对外延电学参数进行了测试和分析。对平板式外延炉的流场、热场与硅外延层厚度、电阻率均匀性的关系进行了研究。在此基础上采用周期变化的气流在外延层生长前反复吹扫腔体,进一步降低了非主动掺杂的不良影响,结合优化的流场和热场条件,最终制备出表面质量优、均匀性好的外延层,满足了厚度和电阻率不均匀性都小于1.0%的目标需求。采用该外延材料制备的肖特基二极管的正向导通电压降低了17.1%,显著减小了功耗,具备了良好的应用前景。

非掺杂n型氮化镓外延层的光致发光

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 .

硅衬底上锗外延层的生长

利用超高真空化学气相沉积系统,基于低温Ge缓冲层技术,研究了Si衬底上高质量Ge外延层的生长。结果表明,低温Ge缓冲层的表面起伏较大,降低生长温度并不能抑制三维岛状生长。然而,低温Ge缓冲层的压应变几乎被完全弛豫,应变弛豫度达到90%以上。在90 nm低温Ge缓冲层上生长的210 nm高温Ge外延层,表面粗糙度仅为1.2 nm。Ge外延层X射线双晶衍射峰的峰形对称,峰值半高宽约为460 arcsec,无明显的Si-Ge互扩散。湿法化学腐蚀部份Ge外延层,测量位错密度约为5×10~5cm^(-2)。

MBE InGaAs/GaAs外延层晶胞弛豫直接测量的X射线双晶衍射方法

本文采用了以解理面为衍射基面，直接测量水平弛豫的方法测量了InxGa1-xAs（衬底为GaAs，x～0．1）外延层的应变及其弛豫状态．在以解理面为衍射基面的衍射曲线上清楚地观测到了衬底峰与外延峰的分裂．表明当InGaAs层厚度较厚（～2μm）时，InGaAs外延层与衬底GaAs已处于非共格生长状态，同时发现大失配的InGaAs晶胞并没有完全弛豫恢复到自由状态．其平行于表面法线的晶格参数略大于垂直方向上的晶格参数（△a／a～10-3）．并且晶胞在弛豫过程中产生了切向应变．在考虑了切向应变的基础上准确地确定出了InGaAs层的In组分x．

低功耗肖特基整流器件用200 mm高均匀性硅外延层生长工艺

200 mm硅外延片是肖特基器件的关键支撑材料,但是大尺寸硅外延层生长面临反应面积大、易受热流场扰动影响的问题,导致采用传统外延工艺始终未实现预期目标。利用Centura外延炉,在200 mm的硅单晶衬底上化学气相沉积(CVD)了结晶质量良好且高均匀性的外延层,外延层厚度不均匀性<1. 0%,电阻率不均匀性<1. 1%,无滑移线、雾等缺陷。实验利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、厚度和电阻率等参数。通过精确调节外延炉内的热场和流场分布,结合设计附面层杂质稀释、基座浅层包硅等技术,解决了参数一致性与稳定性问题,实现了高质量200 mm的硅外延层。

掺氮ZnSe外延层的光致发光研究

报导了掺氮ＺｎＳｅ外延层的光致发光，研究了与氮受主有关的发光峰随温度和激发强度的变化关系．１０Ｋ下施主－受主对发光峰随激发强度的增加向高能方向移动，且峰强呈现饱和趋势．在１０～３００Ｋ温度范围光致发光谱表明，随着温度增加，由于激子在受主束缚激子态和施主束缚激子态之间转移。

Ⅲ族氮化物外延层中的缺陷

采用光荧光和阴极荧光方法 ,对 Ga N外延层中的黄色和蓝色发光进行测量分析 ;同时 ,采用原子力显微镜、扫描电镜及其能谱测量外延层中的缺陷。结果表明 ,黄色和蓝色发光与残留杂质有关。采用第一原理计算结果显示 ,残留 C、O杂质、本征缺陷等是黄色和蓝色的可能物理起源。采用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜及其能谱对 Ga N/Al Ga N异质结中的纳米管进行观测 ,了解了纳米管的形貌。结果表明 ,构成纳米管的小面可能是外延过程中表面吸附引起的 ;计算结果显示 ,纳米管形貌变化与 Ga N/Al Ga N界面处晶格失配应力有关。采用透射电镜观察外延层中沉积物及其周围位错的结构表明 。