中国信息产业领域相关重点基础材料科技发展战略研究

我国微电子工业由于受制多种因素,发展不够快,在国际竞争中有落伍之感。作者列举了若干差距,提出了自己的想法。希望各界人士、广大读者解放思想,提出真知灼见,从发展战略的高度为中国微电子—光电子技术乃至信息产业发展出谋划策。

电子级多晶硅的生产工艺

就建设 10 0 0t电子级多晶硅厂的技术进行了探讨。对三氯氢硅法、四氯化硅法、二氯二氢硅法和硅烷法生产的多晶硅质量、安全性、运输和存贮的可行性、有用沉积比、沉积速率、一次转换率、生长温度、电耗和价格进行了对比 ;对还原或热分解使用的反应器即钟罩式反应器、流床反应器和自由空间反应器也进行了比较。介绍了用三氯氢硅钟罩式反应器法生产多晶硅三代流程。第三代多晶硅流程适于 10 0 0t/a级的电子级多晶硅生产。

光伏产业面临多晶硅瓶颈及对策

叙述了世界以及中国光伏电池材料发展的形势。目前,世界光伏电池产业仍然以硅光电池为主,然而,自2004年以来,全球出现多晶硅短缺,中国的多晶硅也严重不足。这已成为光伏电池发展的瓶颈。因此,必须尽快完成下列紧迫任务:①国内已在建的多晶硅厂应早日建成、投产;②应改进多晶硅生产技术,降低硅生产的能耗、冶金硅消耗、氢耗和氯耗,每kg硅生产成本和环保指标都应该处于世界先进水平。从长远来看,流床技术将被一些工厂用来生产太阳能级多晶硅。薄膜太阳能电池(含非晶硅、微晶硅基及各种化合物半导体薄膜)具有相当大的潜力,但其产品性能还须改进,应努力使之形成规模生产。

兴建年产一千吨电子级多晶硅工厂的思考

文章简要评述了世界以及中国的电子级多晶硅的生产能力和市场需求。在 2 0 0 0年和 2 0 1 0年中国对多晶硅的需求分别是 736t/a和 1 30 4t/a。但近几年中国的多晶硅生产仅达到 80t/a ,所以在中国建设一座年产1 0 0 0t电子级多晶硅的工厂是很合理的。然而由最新统计数据可知 ,自 1 997年以来 ,世界多晶硅生产能力连年均超过市场需求 ,而且在最近的将来 ,这一趋势将会继续。为了占领国内多晶硅市场 ,未来的多晶硅工厂将面临挑战 ,产品质量和生产成本是应当考虑的最重要指标。为了占领国内市场 ,在保证多晶硅产品纯度的前提下 ,生产成本只能略微超过 2 0美元

半导体硅片生产形势的分析

半导体器件支撑着庞大的信息产业,而半导体器件93%以上是硅器件,它们以硅片为基础材料。本文将叙述半导体器件和硅片在世界与国内的生产状况和需求量,并对我国硅材料企业满足市场能力进行分析。2001年世界半导体器件生产低落,

水平式矩形硅外延系统的计算机模拟

本文针对水平式矩形硅外延系统,在分析其物理化学过程的基础上,不做滞流层或发展边界层模型的假设,把系统的温度发展分为两个阶段,即温度发展阶段和温度充分发展阶段。考虑到温度对速度分布的影响,混合气体物性对温度的强烈依赖性以及热扩散和表面反应速率的因素,分阶段进行求解,得到了生长速率分布与生长温度、基座倾角、气体流量以及反应物浓度的关系,并与实验进行比较,取得较为满意的结果。

对发展我国二氯二氢硅制备与生产的意见

一、意义和目的最主要的半导体材料—硅单晶是所有硅器件的基础材料。制备硅材料(包括硅单晶锭,硅外延片以及其它含硅的薄膜材料)的起始原料是硅石(SiO_2),硅石在电弧炉中被碳还原为粗硅。后者提练成纯硅要经过一系列过程转化为中间化合物。最常用的是SiCl_4,SiH_4,SiHCl_3等。它们经提纯后再还原(或分解)为硅锭,外延硅或含硅薄膜材料。而SiH_2Cl_2是具有许多优点的新一代中间化合物,其主要意义有三方面:

中国硅材料工业的前景与挑战

我国半导体硅材料事业始于20世纪50年代末,现已经历了四十四个春秋。在这期间,我国建立了多晶硅、直拉单晶硅、区熔单晶硅、硅外延片和非晶硅的生产体系。此外,SiGe材料、SOI。

Si(111)衬底无微裂GaN的MOCVD生长

采用 Al N插入层技术在 Si(1 1 1 )衬底上实现无微裂 Ga N MOCVD生长 .通过对 Ga N外延层的 a,c轴晶格常数的测量 ,得到了 Ga N所受张应力与 Al N插入层厚度的变化关系 .当 Al N厚度在 7～ 1 3nm范围内 ,Ga N所受张应力最小 ,甚至变为压应力 .因此 ,Ga N微裂得以消除 .同时研究了 Al N插入层对 Ga N晶体质量的影响 ,结果表明 ,许多性能相比于没有 Al N插入层的 Ga

半导体材料与器件生产工艺尾气中砷、磷、硫的治理及检测

本文研究了化合物半导体材料、器件生产工艺过程中排出的有毒物质砷、磷、硫及其化合物的治理方法．还研究了这些有毒物质的低温富集取样及快速、灵敏的分析监测方法，并与其它经典的方法作了对比．

用固相外延方法制备Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元材料

分析了 Si1- x- y Gex Cy 三元系材料外延生长的特点 ,指出原子性质上的巨大差异使 Si1- x- yGex Cy 材料的制备比较困难 .固相外延生长是制备 Si1- x- y Gex Cy 的有效方法 ,但必须对制备过程各环节的条件进行优化选择 .通过实验系统地研究了离子注入过程中温度条件的控制对外延层质量的影响以及外延退火条件的选择与外延层结晶质量的关系 .指出在液氮温度下进行离子注入能够提高晶体质量 ,而注入过程中靶温过高会导致动态退火效应 ,影响以后的再结晶过程 .采用两步退火方法有利于消除注入引入的点缺陷 ,而二次外延退火存在着一个最佳退火温区 .在此基础上优化得出了固相外延方法制备 Si1- x- y Gex Cy/Si材料的最佳条件 .

降低超大规模集成电路用高纯水中总有机碳的能量传递光化学模型

本文提出用 185nm紫外线降低高纯水中总有机碳 (TOC)的能量传递光化学模型 .计算了水的流量、TOC的浓度、照射腔的尺寸与所需紫外光能量的关系 ,从而解决了在工程设计中 185nm紫外灯的选择和计算方法 .根据理论计算出的结果和实验十分一致 ,证实了本模型的正确性 .使高纯水中的TOC由 4 2 0 0 μg/l降至 0 .3μg/l,是目前国内外高纯水中TOC浓度的最好水平 .

GaN基蓝紫光激光器的材料生长和器件研制(英文)

报道了国内首次研制成功的GaN基蓝紫光激光器的材料外延生长、器件工艺和特性 .用MOCVD生长了高质量的GaN及其量子阱异质结材料 ,以及异质结分别限制量子阱激光器结构材料 .GaN材料的X射线双晶衍射摇摆曲线 (0 0 0 2 )对称衍射和 (10 12 )斜对称衍射半宽分别为 180″和 185″ ;3μm厚GaN薄膜室温电子迁移率达到85 0cm2 /(V·s) .基于以上材料 ,分别成功研制了室温脉冲激射增益波导和脊型波导激光器 ,阈值电流密度分别为 5 0和 5kA/cm2 ,激光发射波长为 4 0 5 9nm ,脊型波导结构激光器输出光功率大于 10 0mW .

使用 X射线衍射技术判定 Si C单晶体的结构和极性(英文)

使用四圆衍射仪和双晶衍射技术 ,分析了 Si C体单晶的结构和极性 .Si C单晶体由化学气相淀积法获得 .六方 { 10 15 }极图证明了该单晶结构为 6 H型 .三轴晶衍射中的ω模式衍射强度的差异判定了该单晶的 Si终端面和 C终端面 ,即极性面。两个面的一、二、三级衍射强度的测量比值与经过散射因子修正后计算的结构振幅平方比值| F ( 0 0 0 L ) | 2 / | F( 0 0 0 L ) | 2 非常吻合 .因此 ,利用极性面的衍射强度差异 ,可以方便、严格地判断具有类似结构如 2 H{ 0 0 0 1}、4H { 0 0 0 1}及 3C- Si C{

UHV/CVD外延生长SiGe/Si表面反应动力学

利用 Si H4 和 Ge H4 作为源气体 ,对 UHV/CVD生长 Si1- x Gex/Si外延层的表面反应机理进行了研究 ,通过 TPD、RHEED等实验观察了 Si( 1 0 0 )表面 Si H4 的饱和吸附、热脱附过程 ,得出 Si H4 的分解应该是每个 Si H4 分子的 4个 H原子全部都吸附到了 Si表面 ,Si H4 的吸附率正比于表面空位的 4次方 ,并分析了 Ge H4 的表面吸附机制 .在此基础上建立了 UHV/CVD生长Si1- x Gex/Si的表面反应动力学模型 ,利用模型对实验结果进行了模拟 。

Si_(1-x-y)Ge_xC_y三元系材料的应变补偿特性

研究了 Si1 - x- y Gex Cy 三元系材料的应变补偿特性 ,分析了固相外延方法制备的样品中注入离子的分布对应变补偿效果的影响 ,指出由于 Ge和 C的投影射程及标准偏差不同 ,二者在各处的组分比并不恒定 ,存在着纵向分布 ,因此各处的应变补偿情况也不尽相同 .利用高斯公式对不同位置的应变补偿效果进行了分析 ,得出了外延层中存在应变完全补偿区域时 Ge、C的峰值浓度比 NGe/ NC应满足一定的取值范围 .通过制备不同 C组分的样品对上述结论进行了验证 。

SiC的光谱特性研究

综合分析了３ＣＳｉＣ、４ＨＳｉＣ和６ＨＳｉＣ的光致发光谱，总结了它们的光谱特性，特别分析了ＳｉＣ结构中的不等价晶位对ＳｉＣ的光致光谱的影响。

AlGaN材料金属接触的性能和界面结构研究

文章通过A lGaN材料的金属接触制作工艺和接触性能、接触界面显微结构和基础理论研究等诸方面反映A lGaN材料的欧姆接触及势垒接触研究概况和最新进展。

GeSi CVD系统的流体力学和表面反应动力学模型

本文首次提出了一个用以分析ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金ＣＶＤ生长的流体力学和表面反应动力学的统一模型，利用流体力学的偏微分方程组计算了反应管内的速度场、温度场和浓度场。讨论了反应管中的质量传输对生长速度的影响和生长过程中锗和硅的不同的生长速度控制机制。从生长的初始条件出发同时模拟了ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金外延层的生长速度和外延层中的锗组分。计算结果和实验结果符合得很好。本文还定量地解释了外延速度及薄膜中锗组分随ＧｅＨ４浓度的变化规律。

AlGaN材料的MOCVD生长研究

文章研究了A lGaN材料的MOCVD生长机制。在位监控曲线表明,A lGaN材料生长过程是由三维生长逐渐过渡到二维生长,由于A l原子表面迁移率太小,随着TMA l流量的增加,需要更长的时间才能出现二维生长,材料质量也随着A l组分的增加而下降,A lGaN的表面形貌也变差。随着TMA l流量的增加,A lGaN材料的生长速率反而下降,这是由于A l原子阻止了Ga原子参与材料生长。实验还发现,由于TMA l与NH3之间存在强烈的寄生反应,A lGaN材料中的A l组分远小于气相中的A l组分。文中简单探讨了提高A lGaN材料质量的生长方法。