重掺硅片表面APCVD法生长SiO_(2)薄膜的致密性

在硅片加工过程中,金属杂质的存在会增大pn结器件的漏电流,甚至直接导致pn结禁带宽度变窄,为防止出现硅外延过程中造成的自掺杂现象,通常在硅片表面生长一层高致密性的SiO_(2)薄膜。基于常压化学气相沉积(APCVD)法在6英寸(1英寸≈2.54 cm)n型硅片表面生长SiO_(2)薄膜,首先研究不同沉积温度、SiH_(4)和O_(2)的体积流量比对沉积速率和SiO_(2)薄膜致密性的影响,进一步探究了不同退火温度对SiO_(2)薄膜致密性的影响,以期获得致密性较高的SiO_(2)薄膜。采用HF腐蚀速率法表征其致密性,采用扫描电子显微镜(SEM)观察SiO_(2)薄膜的表面形貌,采用F50膜厚测试仪测试SiO_(2)薄膜的厚度。结果表明,沉积温度为400℃,SiH_(4)和O_(2)的体积流量比为1∶10,退火温度为1100℃时,制备的SiO_(2)薄膜的致密性为0.096 nm/s(采用体积分数为1%的HF腐蚀)。

Mist CVD生长的雾滴迁移与早期沉积研究

第三代半导体材料α-Ga_(2)O_(3)因其超宽带隙(5.3 eV)和超高巴利加优值(6726)在制造高功率器件等电子器件方面更具优势。在α-Ga_(2)O_(3)的诸多生长方法中,Mist CVD简化了前体输运,是亚稳相薄膜较有前景的生长技术。针对早期雾滴分布会制约薄膜质量的问题,使用计算流体力学(CFD)对α-Ga_(2)O_(3)的水平热壁Mist CVD系统进行了多相流反应的瞬态数值仿真研究。基于雾滴迁移与气化模型,研究影响雾滴蒸发时间的因素,解释了雾滴迁移长度对初始外延质量和平均生长速率的作用。在影响α-Ga_(2)O_(3)薄膜生长分布的诸多变量中,对衬底温度、衬底位置及衬底角度等关键参数进行了优化。结果表明,26.5°的衬底角度、距离出口78 cm的衬底位置和550℃的衬底温度具有较好的雾滴迁移分布,是有利于薄膜成核生长的优化条件,为实际生长与制备提供生长参数。

150mm NN+结构的外延材料厚度与电阻率分布控制工艺研究

阐述利用150mm直径的重掺杂硅抛光片,外延生长N/N+结构的厚层高阻外延层,通过流场结构以及热场结构的设计与实施,并与外延层厚度、电阻率均匀性的交互作用规律相结合,通过傅立叶变换红外线光谱分析仪(FT-IR)、电容-电压测试仪(C-V)等测试设备对外延厚度和电阻率参数进行了分析,得到了一种不均匀性<2%的外延层。结果显示,随着两边的气流的增大,外延层的参考平边厚度也随之增大,而平均厚度则降低了。随着径向温度偏差的降低,外延层的电阻率与厚度不均匀性有显著的提高。采用这种趋势特点,通过对气流场和热场结构的制备,得到了外延层的电阻率和厚度不均匀性的显著改善。

双极型晶体管用常压埋层硅外延的图形完整性研究

阐述埋层硅外延片作为当今双极型晶体管的关键战略材料,应用价值显著。但是相比常规无图案的抛光片外延,埋层硅外延制备工艺受制于外延均匀性、表面质量等参数制约,难度显著增加。基于<111>晶向的埋层硅外延将与<110>定位面垂直的方向发生图形漂移,而且反应副产物HCl会腐蚀硅片表面,图形台阶处因为取向不同,使各方向腐蚀速率不同产生图形畸变,导致光刻工艺下的对位标记无法进行。本文解释了外延生长过程中图形漂移和畸变原理,验证了生长温度、反应速率对图形漂移和畸变的影响,通过优化外延工艺参数,严格控制生产工艺,可以满足埋设层外延工艺的特殊要求,最终成功在常压状态下控制了图形漂移和畸变。

SPC在多品种小批量生产线的应用研究

统计过程控制(SPC)是一种有效的质量管理工具,但由于半导体制造工艺过程的复杂性,常规的SPC模型已经不能对工艺过程状态进行有效的监控。着重论述了SPC在多品种、小批量半导体生产线上的实际应用;根据工艺特点,选取正确的SPC模型,通过采集数据、绘制控制图和数据分析,对图中异常点采用5M1E进行分析,既可及时发现工艺异常并进行纠正,又可排除非工艺原因造成的异常。该方法对提高工艺稳定性和产品质量有着非常重要的意义。

垂直腔面发射激光器中的新结构研究

通过对垂直腔面发射激光器(VCSEL)台面结构的深入研究,提出了新型环形分布孔结构,并制作了这种新结构器件。测试结果表明这种新结构器件不仅表现了良好的工作特性,而且输出功率也提高到环形沟槽结构的1.34倍。

碲镉汞阳极氧化层的化学结构分析

碲镉汞(MCT)由于其特殊的禁带宽度,成为一种重要的红外探测器半导体材料。其表面复合中心会严重影响探测器性能,为了减少复合中心及保持电学和化学稳定性,表面钝化成为必不可少的工艺步骤。根据碲、镉、汞3种元素在碱性溶液中的电极电势,计算得出阳极氧化的先后顺序为Cd>Te>Hg,并以其构建了一种氧化过程模型,模拟溶液中负电荷离子渗入材料和材料内部各种离子的位置及价态变化,推导出组成结构,与XPS化学组分分析结果十分吻合。在结构方面,该模型成功解释了缺Hg区、富Cd区和富Te区的存在及其位置,并通过俄歇电子能谱(AES)测试得到了验证,说明模型具有一定的合理性。

针状羟基氧化铁晶体的成核与生长

本文研究了针状羟基氧化铁在碱法制备过程中晶体粒子的生长过程。在试验基础上，研究了α—ＦｅＯＯＨ晶体的成核及生长过程，考察了初期氧化速率对产品轴径比的影响。研究了不同热化工艺对产品的改善作用。

晶片边缘磨削控制方法研究

对半导体工艺中晶片的边缘磨削技术进行了论述,分析了晶片边缘磨削技术的特点,在此基础上,提出了一种高效、可靠的晶片边缘磨削方法。该方法基于单轴电机进给控制,通过控制软件来实现对晶片边缘及定位边的磨削。首先确定晶片定位边位置,然后通过精确控制承片台驱动电机的旋转角度来磨削晶片圆边,对于定位边的磨削,需要精确控制承片台驱动电机的旋转角度和进给电机的进给量,通过两电机联动控制,完成定位边磨削。该方法控制精度高,成功实现了在单轴电机驱动下的晶片圆边及定位边磨削。试验结果证明,该方法可靠、稳定、高效,并降低了设备硬件成本。

CMP终点监测装置的设计

对CMP工艺过程中的一种终点监测技术进行论述,分析了国外某公司抛光机的电机电流变化监测技术,在此基础上,设计了一种高精度的电流监测和电流电压转换电路,电流监测基于LTC6102高精度电流监测放大器,电流电压转换电路基于MAX472高精度电流传感放大电路和MAX951微功耗/比较放大电路。改进的电路构成简单,监测精度高,成功实现了从安培级的负载电流中辨别出微安级电流变化的精度。实验证明,该电路精度好于1%,显著提高了终点监测精度。

气－液界面Q－态CdS的生长

通过对不同形成阶段气一液界面Ｌａｎｇｍｕｉｒ膜诱导下的ＣｄＳ粒子的研究，证实了气一液界面ＣｄＳ粒子点→网→片→交叠的形成过程，紫外可见吸收光谱分析表明这种ＣｄＳ粒子具有量子尺寸效应，相对于体相带隙蓝移０．１５ｅｖ．

快速氧化生长超薄硅氧化层的变入射角椭圆偏振研究

采用多角度椭圆偏振光谱测量，并结合一定的数值计算方法，首次同时精确测出了多种工艺条件下由快速热氧化法生长的超薄氧化层厚度与折射率，对该方法生长的氧化层厚度与氧化时间平方根的关系进行了研究并计算了氧化生长速率的温度激活能，同时也对薄氧化层折射率与氧化层厚度的关系进行了探讨．

多线切割机砂浆控制系统研究

多线切割机是近年来发展非常迅速的一种高效率切割设备,在半导体领域应用广泛,它通过驱动多圈绕制的金属钢线高速旋转,带动喷射在金属钢线上的砂浆对硅材料进行磨削切割,在多线切割机对硅片的切割过程中,砂浆必须保持一定的流量和温度,才能对硅料进行持续高效的切割,砂浆流量的变化会影响切割效率和切割质量,切割过程会产生热量,砂浆在循环过程中必须带走产生的热量,否则热量在砂浆中聚积,对硅片切割会产生不利甚至断线。研究了多线切割机砂浆控制系统,对硅片切割中砂浆流量控制方法进行研究,通过实验验证通过该砂浆控制系统能得到的稳定的流量,砂浆流量波动很小,很好地提高了硅片切割质量及切割成片率,工艺线使用效果良好。

利用ISSG退火改善隧穿氧化层的厚度均匀性

利用ISSG低压退火法来取代传统的氧气退火法,对沉积后的隧穿氧化薄膜进行退火处理。由于其独特的可控补偿氧化生长机制,最终在晶圆表面形成了厚度均匀的氧化层,薄膜质量也有了较大改善。这一结果为低压化学汽相沉积得到的隧穿氧化薄膜的平坦化提供了新思路。

中子辐照对硅片表面氧化层错的抑制作用

对硅片表面氧化层错形成机理进行了探讨。并通过中子辐照在直拉硅中引入缺陷，利用辐照缺陷和硅中氧的相互作用，强烈抑制硅片表面氧化层错的产生。

硅系太阳电池表面钝化技术比较

通过对硅片的少数载流子有效寿命、硅太阳电池的反射损失和光谱响应这三个方面的研究,比较了目前主要的硅太阳电池表面钝化技术,对这些钝化技术的优缺点进行了分析和评价。从上述三个方面的比较可以看出,RTO/SiNx堆叠钝化技术在提高硅太阳电池性能上是最优的,具有良好的应用前景。

多线切割机线张力控制技术研究

为满足现代基础材料硅片加工的要求,针对多线切割机走线系统的特点,提出一种全自动机线张力控制方法。应用该方法对切割线进行恒张力控制,并对全自动机线张力控制系统进行了仿真。仿真结果表明:该方法能够满足大直径、超薄硅片的加工要求。

电化学生长法制备薄膜阵列场致发射阴极的研究

本文介绍一种制备薄膜场发射阵列阴极的新方法，这就是以玻璃为衬底的电化学生长法。文章给出了用这种方法生成的铜尖端阵列的形貌和结构，并给出了它的发射曲线。这些曲线表明，它们很好地与Ｆｏｅｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ公式一致。

等离子增强化学气相沉积法低温生长SiO_x薄膜的针孔缺陷修复

针对等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法低温(60℃)生长氧化硅(SiOx)薄膜中存在的针孔缺陷,在SiOx薄膜上采取原子层沉积(ALD)方法生长氧化铝(AlOy),利用ALD方法材料保形生长的特点,进行SiOx薄膜的针孔缺陷修复工艺技术研究。实验结果表明:在SiOx薄膜上利用ALD方法保形生长氧化铝,可以明显降低AlOy/SiOx复合薄膜的水汽渗透率,提高薄膜封装性能。通过实验数据分析认为:复合薄膜的水汽阻隔能力是由于ALD方法及PECVD方法两种薄膜生长方法的综合作用,这种综合作用很有可能来自PECVD方法薄膜中针孔缺陷的修复,而ALD方法正是完成修复过程的技术手段。另外,ALD方法的工艺参数与针孔缺陷的修复效果相关,ALD生长周期时间延长,有利于提高针孔缺陷的修复效果,从而降低了复合薄膜的水汽渗透率。

生产型GaN MOCVD(6片机)设备中的压力控制技术

反应室压力控制稳定是保证工艺重复性和陡峭界面生长的关键之一。分析了影响压力控制精度的主要因素,介绍了采用软件、硬件结合的方法,通过闭环压力控制、差压控制、高精度流量控制和补偿气路设计等技术手段,实现高精度压力稳定性和无扰动气体切换,首次在国产生产型GaN-MOCVD(6片机)设备上生长出高质量的多量子阱蓝光LED外延材料。