绝缘体上硅波导侧壁粗糙度与模式损耗的相关性

绝缘体上硅光波导侧壁粗糙度引起的光损耗是限制硅基集成线路被广泛应用的重要因素之一,利用激光扫描共聚焦显微镜精确测量了SOI波导各相异性分布的侧壁粗糙度,进而将一个三维侧壁粗糙度引入到光波导传输损耗计算的传统理论模型中,获得了更加精确的模型。数值模拟表明,侧壁粗糙度与波导结构决定的相关长度与侧壁粗糙度对光传输损耗产生同步影响。用法布里-珀罗(F-P)腔调制谐振输出方法测量光波导传输损耗,测量结果与数值计算结果非常吻合,说明各相异性粗糙度分布的测量精度及其引起的光传输损耗的理论模型具有很高的可信度。一条4μm脊宽SOI波导,当侧壁粗糙度在水平和垂直方向的平均值分别为22 nm和23 nm时,对于TE-和TM-模式,计算获得的传输损耗均为4.5~5.0 dB/cm,实验获得的平均光传输损耗为4.3 dB/cm。本文研究结果与结论对SOI光波导器件的研究与开发具有参考价值。

绝缘体上硅（SOI）

SOI是指以“工程化的”基板代替传统的体型衬底硅的基板技术，这种基板由以下三层构成：薄的单晶硅顶层，在其上形成蚀刻电路；相当薄的绝缘SiO2中间层；非常厚的体型Si衬底层。

绝缘体上硅(SOI)驱动芯片技术优势及产品系列

本文在介绍驱动芯片的概览和PN结隔离(JI)技术基础上,介绍英飞凌的绝缘体上硅(SOI)驱动芯片技术。高压栅极驱动IC的技术经过长期的发展,走向了绝缘体上硅(silicon-on-insulator,简称SOI),SOI指在硅的绝缘衬底上再形成一层薄的单晶硅,相对于传统的导电型的硅衬底,它有三层结构,第一层是厚的硅衬底层,用于提供机械支撑,第二层是薄的二氧化硅层,二氧化硅是一种绝缘体,从而形成一层绝缘结构,第三层是薄的单晶硅顶层,在这一层进行电路的刻蚀,形成驱动IC的工作层。

全集成绝缘体硅CMOS单刀十六掷天线开关设计

利用高衬底电阻率的180nm绝缘体硅（SOI）CMOS工艺设计了一种全集成的可用于手机和无线手持设备的多模多频单刀十六掷（SP16T）天线开关。由于衬底电阻率高达1kΩ·cm,且在器件选取和电路结构设计方面采用了多种技巧,实测结果显示,十六路开关分支的插损0~3GHz频段内均小于2dB,隔离度平均大于35dB,回波损耗小于-20dB,功率处理能力超过36dBm,完全满足设计要求。

发展中的绝缘体上硅材料技术

在高可靠、抗核加固IC和亚微米CMOSFET VLSI电路应用中,绝缘体上硅 (SOI)是一种很有前途的材料技术。本文对形成SOI的各种技术及其优缺点和目前状况以及未来前景作了评述。对国内的SOI研究作了简单的介绍。

绝缘体上硅工艺的最新进展

绝缘体上硅(SOI)工艺应用于诸如军事和空间电子系统等专门场合,已有二十多年历史了。由于SOI具有良好的抗辐射性和高速特性,使它在这些领域具有独特的优点。但是,因为它的材料价格较高,所以它每功能单元的成本高于体硅。然而,已出现三种新型SOI工艺。

利用硅离子注入提高SOI材料的抗辐射性能

研究采用硅离子注入及高温退火的方法对SOI材料进行抗辐射加固．通过对比发现，制作在加固SOI衬底上的NMOS器件和CMOS反相器在总剂量辐射下性能恶化程度大大降低。陷阱电荷和界面电荷的分析解释了加固机理。结合实验结果和理论分析，证明硅离子注入能有效地加固SOI材料的抗辐射性能．

一种非矩形截面对浅刻蚀SOI脊形波导侧向泄漏损耗的影响

为了进一步探索用绝缘体上晶体硅制作的浅刻蚀脊形波导侧向泄漏损耗的规律,提出并研究了一种非矩形截面浅刻蚀绝缘体上晶体硅脊形波导.用光的干涉理论建立该波导的周期性损耗模型并推导出损耗周期公式,然后通过完美匹配层边界条件下的频域有限元法仿真观察该特殊波导类TM0模的侧向泄漏损耗周期的变化与最大损耗点的偏移现象.周期大小的仿真结果与理论计算符合度较高,其平均相对误差仅0.56%.此外,发现该类波导在某些沟槽宽度下可以通过改变截面来实现对类TM0模损耗从最大到最小的调节,而在另外一些沟槽宽度下,类TM0模损耗对截面变化不敏感.研究结果可以简化波导加工并提高制作容差,为该类型波导的设计与制作提供参考.

SOI高压LDMOS器件氧化层抗总电离剂量辐射效应研究

绝缘体上硅(SOI)高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件是高压集成电路的核心器件,对其进行了总电离剂量(TID)辐射效应研究。利用仿真软件研究了器件栅氧化层、场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷对电场和载流子分布的调制作用,栅氧化层辐射陷阱电荷主要作用于器件沟道区,而场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷则主要作用于器件漂移区;辐射陷阱电荷在器件内部感生出的镜像电荷改变了器件原有的电场和载流子分布,从而导致器件阈值电压、击穿电压和导通电阻等参数的退化。对80 V SOI高压LDMOS器件进行了总电离剂量辐射实验,结果表明在ON态和OFF态下随着辐射剂量的增加器件性能逐步衰退,当累积辐射剂量为200 krad(Si)时,器件的击穿电压大于80 V,阈值电压漂移为0.3 V,器件抗总电离剂量辐射能力大于200 krad(Si)。

100 V SOI厚栅氧LDMOS器件设计与优化

基于高压模拟开关需求,对100 V绝缘体上硅(SOI)厚栅氧横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件开展研究。利用仿真软件,研究了该LDMOS器件的结构参数,包括漂移区长度、漂移区掺杂剂量、多晶硅栅场板长度对LDMOS器件击穿电压的影响。采用沟道离子补偿注入的方法,通过控制沟道区调整沟道区硼离子注入剂量,调节器件的阈值电压,同时通过优化N阱区(N-well)注入窗口长度改善器件的饱和电流。

超薄顶硅层SOI基新颖阳极快速LIGBT

提出一种利用浅槽隔离(STI)技术的超薄顶硅层绝缘体上硅(SOI)基新颖阳极快速横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT),简称STI-SOI-LIGBT。该新结构器件整体构建在顶硅层厚度为1μm、介质层厚度为2μm的SOI材料上,其阳极采用STI和p+埋层结构设计。新器件STI-SOI-LIGBT的制造方法可以采用半导体工艺生产线常用的带有浅槽隔离工艺的功率集成电路加工技术,关键工艺的具体实现步骤也进行了讨论。器件+电路联合仿真实验说明:新器件STISOI-LIGBT完全消除了正向导通过程中的负微分电阻现象,与常规结构LIGBT相比,正向压降略微增加6%,而关断损耗大幅降低86%。此外,对关键参数的仿真结果说明新器件还具有工艺容差大的设计优点。新器件STI-SOI-LIGBT非常适用于SOI基高压功率集成电路。

一种高温SOI硅压阻压力芯片的设计与仿真

本文设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的硅压阻式绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器芯片。从可动膜片结构设计、关键尺寸计算以及有限元分析等方面考虑,对压力芯片可动膜片进行了结构优化;从压敏电阻条的注入位置、几何形状、器件噪声分析和计算等方面设计,最终确定可动膜片的边长为1000μm,膜厚为40μm,压敏电阻条的长度为160μm,宽度为5μm,R1和R3设计成"一"字形,R2和R4设计成"M"形。

热老化对不同封装形式SOI基压阻式芯片的影响

采用热老化的手段提高封装后芯片的输出稳定性及使用寿命,并对热老化温度与老化时间的匹配问题进行了研究。首先介绍了压阻传感器的老化机理,然后在不同温度下对同批次不同封装形式绝缘体上硅(SOI)基压阻芯片进行老化,并对芯片老化前后数据进行对比。结果表明,300℃加电老化情况下,芯片稳定输出的时间为12h,且老化后芯片的各项指标均有改善。在温度允许范围内,适当的老化温度可以使芯片达到稳定输出状态,提升工作效率的同时为优化SOI基压阻芯片的老化时间提供了参考。

宽度与曲率双渐变型低损耗硅基弯曲光波导设计

采用内、外曲线分别为圆形弯曲和欧拉-圆形弯曲曲线,以及内、外曲线分别为欧拉-圆形弯曲和欧拉弯曲曲线,提出并优化了两种曲率与宽度双渐变的硅基单模弯曲光波导结构。采用有限时域差分对提出的两种弯曲光波导结构进行了仿真优化,并与圆形弯曲、欧拉弯曲、欧拉-圆形弯曲和贝塞尔弯曲光波导的性能进行了比较。结果表明在等效弯曲半径为2μm时,内、外曲线分别为圆形弯曲和欧拉-圆形弯曲的弯曲光波导损耗值仅为0.0056 dB/90°,且具有低的损耗波长相关性。

中红外硅基光波导的发展现状

作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年来,中红外波段在自由空间通信、传感以及环境监测等领域的潜在应用受到研究者们的广泛关注。文中分析了中红外硅基光波导的研究现状,归纳了SOI(Silicon on Insulator)、GOSI(Ge-on-SOI)、SOS(Si on Sapphire)、GOS(Ge-on-Si)、SGOS(SiGe-on-Si)、SON(Si-on Si_(3)N_(4))、GON(Ge-on Si_(3)N_(4))等波导材料平台和SOPS(Si on Porous Si)、Undercut、Pedestal、Freestanding、Suspended、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)以及等离子体结构等制造工艺平台的研究成果。迄今为止,多数单晶硅在MIR(Mid-Infrared)平台的传播损耗大约在0.7~3.0 dB·cm^(-1)。文中讨论并对比了不同类型波导的应用前景,为中红外硅基光波导的研发、应用和商业化提供了参考。

上海微系统所锗辅助绝缘体上石墨烯材料生长研究获进展

近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI（绝缘体上硅）材料与器件课题组在绝缘体衬底上直接制备石墨烯研究方面取得新进展。制备绝缘体上石墨烯是推动石墨烯在微电子领域应用的重要基础条件，针对这一需求，SOI材料与器件课题组的研究人员使用锗薄膜做催化剂，通过化学气相沉积（CVD）方法成功在二氧化硅、蓝宝石、石英玻璃等绝缘衬底上制备出高质量单层石墨烯材料，并将其成功应用于除雾器等电加热器件。

SOI微型电场传感器的设计与测试

该文研制了一种新型的基于SOI(Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步优化了传感器敏感结构参数。在室温和室内大气压条件下,测试表明,测试量程0～50kV/m,传感器总不确定度优于2%,分辨率为50 V/m。

基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接。对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内。高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。

一种SOI高温压力传感器敏感芯片

从传感器的受力结构、能量转化结构和金属引线三个方面对SOI压阻式压力传感器芯片进行高温设计,计算出每个因素所造成的影响并与外部气压对传感器造成的影响进行对比,并给出了压阻的工艺尺寸和掺杂浓度。通过工艺制备和封装,研制出耐高温压力传感器芯片,常温压力测试结果表明传感器敏感芯片在常温下灵敏度较高,非线性误差在0.1%以下,迟滞性小于0.5%。高温下的性能测试结果表明,传感器可以用于350℃恶劣环境条件下的压力测量,为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。