VGF半绝缘GaAs单晶片的碱腐蚀特性研究

研究了半绝缘GaAs的碱性腐蚀液的温度、配比对半绝缘GaAs晶片的几何参数、粗糙度、腐蚀速率等的影响,根据碱性腐蚀原理;解释了腐蚀液温度对晶片翘曲度的改善原因,以及腐蚀速率随温度和配比的变化规律;实验结果表明在碱性腐蚀液中晶片的TTV和粗糙度比较稳定。

中电集团四十六所:半导体材料研究的前锋

中国电子科技集团公司第四十六研究所（原信息产业部电子46所）是电子材料专业研究机构，是国内最早从事半导体材料和光纤研究开发的单位之一，始建于1958年。40多年来不断发展壮大，技术力量日益雄厚，技术装备优良，历年来取得的各类科研成果200多项，其中国家级奖励20多项，获国际大奖2项。“半导体照明及显示用砷化镓材料产业化”项目是2006年启动的我市创新专项资金项目，通过项目研究，填补了国家多项空白，突破的关键技术为提高砷化镓单晶质量、降低生产成本创造了有利条件。“HVPE法制备氮化镓同质衬底材料技术研究”是2006年承担的国家“863”项目，目前刚刚投入研究，预计该项目完成后，各项指标将达到国际先进水平，可以满足紫外LED及激光二极管的要求。

金刚石基GaN界面热阻控制研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在雷达、5G通信、航空航天等领域发挥了重要作用,随着GaN HEMT功率密度的提升,器件热效应显著,散热成为了GaN HEMT性能提升的瓶颈。解决GaN HEMT器件散热问题的有效途径是采用高导热的衬底材料取代现役的SiC、Si衬底。金刚石是目前已知热导率(>2000 W·m^(-1)·K^(-1))最高的材料,高导热金刚石衬底能够全面解决GaN HEMT器件的热效应,成倍提升GaN器件的功率密度。本文阐述了金刚石基GaN的技术优势、主要实现途径,以及界面热阻对金刚石上GaN器件性能的影响。综述了国内外金刚石基GaN界面热阻控制的最新研究进展,分析了金刚石上GaN界面热阻研究过程中面临的主要问题和发展趋势。明确了在介质层材料选择有限的条件下,需要从GaN和金刚石的界面质量入手进一步降低界面热阻,提升GaN器件的性能。

覆金属箔板样品制备方法研究

覆金属箔板是印制电路板最主要的基础材料之一,其性能指标对电子产品的使用有直接影响。其中,体积电阻率与表面电阻率是衡量覆金属箔板绝缘性能优劣的重要参数。为了减小样品制备工艺对试样体、表电阻率准确测试带来的影响,着重探讨了5种常见的工艺方法,热转印图形法制成的样品的电极尺寸精准、价格低廉且成功率高,在一般实验室也容易实现。经过对该方法制成的试样的体、表电阻率进行测试,分析测试结果,验证了该制样方法可靠、可行。

俄歇电子能谱测试中非导电粉末样品的荷电效应及消除方法

俄歇电子能谱在分析绝缘样品时,要得到正确的谱图,荷电效应是一个重要的影响因素。本文选取Al_(2)0_(3)粉末为例,提出了俄歇电子能谱分析Al_(2)0_(3)粉末样品的制样方法,通过对比几种减少荷电效应的实验,选取了以覆盖铝导电膜的方法进行实验。此方法流程简便、高效,降低了因荷电效应的影响,通过对Al203的标准摩尔比进行匹配,得到了比较好的匹配度。此方法检测结果较好。

基于低粗糙度酸腐蚀片制备的精密研磨工艺研究

讨论了精密研磨工艺对低粗糙度酸腐蚀片的影响,提出了采用细砂精密研磨的方式,并相应研究了精密研磨去除量、助磨剂加入量等参数对低粗糙度酸腐蚀片加工的影响。采用小粒径白刚玉研磨硅片可有效降低硅片的表面粗糙度,增加细砂研磨时助磨剂的加入量可有效减少划伤。

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。

含氧空位立方HfO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究（英文）

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO_2的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO_2的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO_2的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。

高温与电子束辐照共同作用下SiO_(x)材料的结构演化研究

本文利用透射电子显微镜原位加热技术研究了高温下SiO_(x)材料的结构演化行为,并通过EELS谱分析了SiO_(x)材料结构的化学组成变化。研究结果表明:在高温作用下,电子束辐照对SiO_(x)材料的相分离过程起到了促进作用;高密度电子束辐照是SiO_(x)材料中产生孔状结构的主要原因;SiO_(x)材料在高温和电子束辐照作用下,会快速形成纳米硅镶嵌在多孔二氧化硅薄膜中的特殊结构。

利用扫描电子显微镜精确测定焊膏中焊料粉末粒径分布的研究

焊膏中焊料颗粒粒径尺寸和分布是选择焊膏型号的重要依据,因此准确测量焊膏中焊料粉末的粒径尺寸和分布尤为重要。测定焊料粉末的粒径尺寸和分布,可以利用高分辨率和具有明显图像衬度的扫描电镜背散射图像,经图像处理软件二值化后准确测量焊料粉末的尺寸,收集足够的数据来确定,这对优化焊膏的性能和后期应用具有重要的指导意义。

长距离空芯反谐振微结构光纤的制备研究

石英基空芯反谐振微结构光纤具有结构简单,高激光损伤阈值,带宽宽等显著优点。目前制备工艺是限制该光纤发展和应用的主要原因之一。常见报道中该种光纤的制备长度仅有几百米,为了提高制备效率,降低制备成本,增加单次制备长度,必须提高预制棒的尺寸,而较大尺寸的预制棒在制备和拉制时,对压力分区系统的制作和可靠性提出挑战。本文针对空芯反谐振微结构光纤的长距离制备工艺进行探索性研究,创新性提出全石英分区控压方式并进行低温拉制实验,采用一次拉制工艺成功实现单次制备长度为1.05 km的光纤,在波长3.5~5μm,实现损耗约10 dB/m。

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。

碳化硅晶片表面质量差异影响因素研究

分析了金刚石线锯多线切割150 mm SiC晶片的表面形貌及质量,通过测试SiC片Si面和C面的表面粗糙度(Ra),发现C面Ra值约为Si面的2倍。在切割过程中晶片向Si面弯曲,使锯丝侧向磨粒对Si面磨削修整作用更强,从而使晶片Si面更加光滑。此外,通过显微截面法测试了SiC晶片两面的损伤层深度。结果表明,Si面损伤层深度约为7.89μm,明显低于C面的13.8μm,显微镜下观察到截面边缘更加平整。该方法进一步证明了多线切割时晶片向Si面弯曲,使锯丝侧向磨粒对Si面的磨削效果更强,从而造成SiC晶片两面表面形貌和质量存在差异。

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。

铌酸锂晶片的抛光机理及损伤层控制研究

铌酸锂的抛光机理复杂,抛光片的损伤层受多种因素的影响,其机械损伤来源主要有两个途径,其一是晶片在抛光前各道工序加工中引入的损伤,这可以通过增加抛光去除量加以控制,其二是在抛光过程中带来的机械损伤,抛光液的组分、pH值、抛光布、抛光压力、抛光盘转速等条件都与损伤层有直接的关系。这些参数都是通过改变抛光过程中机械作用和化学作用的平衡来影响损伤层,因此控制抛光过程中二者的平衡才是控制损伤的关键。

镓硼共掺对6英寸VGF法锗单晶电阻率均匀性的影响

由于杂质分凝效应,镓掺杂垂直梯度凝固(VGF)法锗单晶的电阻率分布不均匀,理论上利用镓和硼分凝系数的差异,镓硼共掺工艺可以提升锗单晶电阻率均匀性。采用镓硼共掺工艺制备了6英寸(1英寸≈2.54 cm)VGF法锗单晶,对比分析了掺杂工艺对锗单晶电阻率均匀性的影响。当镓和硼杂质浓度分别为5.13×10^(18)cm^(-3)和0.67×10^(18)cm^(-3)时,在等径0~40 mm范围内轴向电阻率不均匀性为4.92%,等径0 mm和40 mm处径向电阻率不均匀性分别为1.63%和0.45%,与镓杂质浓度为5.13×10^(18)cm^(-3)的镓掺杂工艺相比,锗单晶头部的电阻率均匀性明显提升。当硼杂质浓度提高到1.89×10^(18)cm^(-3)时,镓硼共掺锗单晶头部电阻率均匀性变差。结果表明,适量硼掺杂的镓硼共掺工艺可以提升锗单晶头部电阻率均匀性。

保偏光纤制备及其参数测试原理

为了研制工作波长为1310 nm的保偏光纤,采用改进的化学气相沉积工艺制备了保偏光纤预制捧和应力棒,经加工、拼接、清洗、拉丝工艺后,得到几何尺寸精确的高质量保偏光纤;同时搭建了高效测试系统,采用折射近场法、远场扫描法、视频灰度技术(传输近场),分别测量了预制棒的折射率分布和几何尺寸,保偏光纤模场直径、数值孔径、几何尺寸等关键参数。结果表明,此标准化测试系统操作流程简单、结果精确;模场直径为6.26μm,数值孔径为0.23,包涂直径80μm/135μm/165μm(精度±0.7μm);终检测试合格的光纤成品随机抽样16.25%,高低温老化实验后拍长、串音变化小。所研制的保偏光纤性能稳定,几何尺寸精确、结构均匀、损耗低,具有优良保偏性能,已广泛应用于实际生产中。

酸腐蚀工艺对硅片表面粗糙度的影响

为了缩减工艺成本,提高硅片表面光泽度,降低表面粗糙度,降低表面金属含量,提高生产效率,对HNO_(3)∶HF∶CH_(3)COOH混合酸体系的反应机理进行了分析,通过改变酸腐蚀去除量,腐蚀液温度等工艺参数可有效控制超薄硅片腐蚀反应速度,降低表面粗糙度,提高表面光泽度。发现去除量达到100μm以后,表面粗糙度可达到0.065μm,同一条件下,腐蚀液温度为45℃时,表面粗糙度最小,反射率最高。

基于锗激光标识的正交实验设计

为了得到标识清楚且不损伤锗晶片特性的激光标识,借助于正交实验设计的方法,对激光平均输出功率值、脉冲激光频率和标刻速度对晶片进行了DOE(正交实验设计)和极差分析。通过极差分析得到4个影响因素的主次关系为激光发生器功率值>标刻速度>激光频率>空白(其余因素)。得到标刻深度的最佳配方为标刻速度200 mm/s,激光发生器平均输出功率值46%,脉冲激光频率为18 kHz。此时标刻深度为230μm。

Micro LED车灯投影光学系统设计与优化

本文提出了一种基于Micro LED阵列的车灯投影方案,设计了以像素尺寸为80μm×80μm的200×150白光Micro LED阵列作为显示光源,视场角为16°×34°的车灯投影光学系统,并对物面倾斜角度和光学系统结构进行了优化。此外,分别采用反向畸变处理方法和像素灰度调制方法用以解决车灯投影图像的梯形畸变和照度均匀性问题,并搭建了投影实验平台,对图像校正方法进行了验证。实验结果表明:校正后图像梯形畸变系数p1,p2分别从0.0932和0.3680下降至0.0835和0.0373,像面照度均匀性从83.2%提高到93.2%。本文通过对基于Micro LED的倾斜投影车灯光学系统进行优化设计及采用图像校正方法,实现了高光效、低畸变的车灯投影。