光子学报
2022, 51(10): 1025001
1 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
2 电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 兰州理工大学 能源与动力工程学院, 兰州730050
为了提高刻蚀的均匀性, 对400mm反应离子刻蚀（RIE）腔室建立了气体流动的连续流体模型和热传递模型, 研究了反应腔室内压强、流速和温度分布。冷却板恒温285K时, 依次改变入口流量和出口压强, 分别分析了腔室内部基片晶圆附近的流速、压强、温度的分布; 依次改变极板间距离（30mm～60mm）、进气口直径（300mm～620mm）、抽气口直径（50mm～250mm）, 分析了反应腔室内气流和温度分布。结果表明, 压强分布呈现出边缘低中心高的特征, 流速呈现边缘高且中心低的特征, 且在小流量时压强的均匀性较好; 压强分布的均匀性随腔室极板间距离增加而有所提高, 且随腔室气体出口面积减小与进口面积增加也有所提高; 基片晶圆上方附近处温度场大面均匀、稳定, 几乎不受入口流量波动变化的影响, 热稳定性良好。该研究对大口径RIE腔室结构设计改进及对大口径反应离子刻蚀工艺控制具有重要意义。
光学制造 反应离子刻蚀 变结构腔室 流热场分布 滑移区稀薄气体 数值模拟 optical fabrication reactive ion etching variable structure chamber flow thermal distribution rare gas of slip flow regime numerical simulationn
1 西安交通大学陕西省信息光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
2 陕西科技大学理学院, 陕西 西安 710021
3 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
4 西安科技大学电气与控制工程学院, 陕西 西安 710054
采用微波等离子体气相沉积(MPCVD)在商用3 mm×3 mm×1 mm高温高压合成(HPHT)Ib型(100) 金刚石衬底上同质外延生长B掺杂金刚石薄膜，并在此材料的基础上用磁控溅射和电子束蒸镀技术制备了不同结构参数金刚石肖特基势垒二极管。测试结果表明：所生长的金刚石薄膜表面非常平整，可以看到比较明显的原子台阶；所制备的器件具有明显的整流特性，肖特基电极直径100 μm，肖特基电极和欧姆电极间距10 μm，外加电压-15 V，300 K时测得器件正向导通电阻20 Ω，反向饱和电流近似为10-6 A，反向击穿电压大约103.5 V；电极间距越大，反向击穿电压越高, 器件正向电流越小。
材料 金刚石薄膜 微波等离子体化学气相沉积 肖特基势垒二极管
1 西安交通大学 陕西省信息光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
2 陕西科技大学 理学院， 陕西 西安 710021
3 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
4 西安科技大学 电气与控制工程学院， 陕西 西安 710054
建立了场板结终端对金刚石肖特基势垒二极管(SBD)的数值模拟模型，采用Silvaco软件中的器件仿真工具ATLAS模拟了场板长度L、绝缘层厚度TOX、衬底掺杂浓度NB、场板结构形状对器件内部电场分布以及击穿电压的影响，并对结果进行了物理分析和解释。结果表明: 当TOX=0.4 μm、NB=1015 cm-3、L在0～0.2 μm范围内时，击穿电压随着L的增加而增加; L>0.2 μm后，击穿电压开始下降。当L=0.2 μm、NB=1015 cm-3、TOX在0.1～0.4 μm范围内时，击穿电压随着TOX的增加而增加; TOX>0.4 μm后，击穿电压开始下降。当L=0.2 μm、TOX=0.4 μm、NB=1015 cm-3时，器件的击穿电压达到最大的1 873 kV。与普通场板结构相比，采用台阶场板可以更加有效地提高器件的击穿电压。
场板结终端 金刚石SBD 电场分布 击穿电压 field plate termination diamond Schottky barrier diode electric field distribution breakdown voltage
1 西安交通大学陕西省信息光子技术重点实验室,西安710049
2 河南大学物理与电子学院开封475001
简要说明了非晶硅,多晶硅和有机半导体用作薄膜晶体管沟道层的不足,从电学性质,光学性质和制备温度等几方面介绍了氧化物薄膜晶体管在有源阵列驱动显示技术中的优势,并介绍了氧化物沟道层制备工艺的优化和掺杂方法.最后,展望了氧化物半导体薄膜晶体管应前景.
平板显示技术 氧化物 薄膜晶体管 flat panel display oxide thin filmtransistor
西安交通大学电信学院物理电子专业，陕西 西安 710049
可以广泛应用于**和工农业生产上的CMOS紫外焦平面阵列(UVFPA)是近年来比较热门的研究课题。它可以比较 容易地实现日盲式紫外探测和可见光盲式紫外探测。但在CMOS UVFPA的研制中，读出集成电路(ROIC)成了制约其发展的很重要的一环。 ROIC芯片是实现探测器的信号输出的重要部件。混成式CMOS UVFPA要借助于先进的微电子封装工艺将ROIC与探测器 阵列集成在一起。其中则需要制备用于高密度、高精确度互连的阵列凸点。我们通过蒸发结合光刻法和电镀法分别 制备了线度为30-1.5mmμ-1.5mmm 30-1.5mmμ-1.5mmm的16 16凸点阵列。 并对两种制备方法做了比较，在分析了制作的凸点的质量后，认为经过改进的蒸发结合光刻法可以制作高质量的阵列凸点。
紫外焦平面阵列 读出电路芯片 封装键合工艺 阵列凸点 蒸发结合光刻法 电镀结合光刻法 UVFPA ROIC encapsulation and bonding array bump evaporation and lithography method electroplating and lithography method
1 河南大学 物理与电子学院,河南 开封 475004
2 西安交通大学 陕西省信息光子技术重点实验室,陕西 西安 710049
采用光刻剥离法和射频磁控溅射技术在带有热氧化层的硅衬底上制备了以氧化锌(ZnO)为沟道层的薄膜晶体管(ZnO-TFT)。研究了不同温度退火处理对ZnO-TFT电学性能的影响,发现随着ZnO薄膜退火温度的增加,ZnO-TFT的阈值电压减小,电子的场效应迁移率增大。用原子力显微镜(AFM)对ZnO薄膜的微区结构进行观察,发现ZnO薄膜的平均粒径随退火温度的增加而增大,表明ZnO-TFT电学性质和沟道层薄膜晶粒大小密切相关。
氧化锌 薄膜 晶体管 退火 ZnO thin film transistor anneal
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安,710119
2 西安交通大学,信息光子技术省重点实验室,西安,710049
3 中国科学院研究生院,北京,100039
4 河南大学,物理与信息光电子学院,河南,开封,475000
研究了空气退火对于激光分子束外延(L-MBE)法制备的ZnO薄膜光学及结构特性的影响,报道了采用小角度X射线分析(GIXA)技术对于ZnO薄膜退火前后的表面及界面状况的定量分析结果.RHEED衍射图样表明,薄膜经过380℃及600℃原位退火后,其表面仍然较为粗糙.而XRD在面(in-plane)Φ扫描结果显示出经过800℃空气退火之后,薄膜具有更好的外延取向性.GIXA分析结果表明,800℃退火后ZnO薄膜的表面方均根粗糙度从退火前的1.13 nm下降为0.37 nm;同时ZnO/Al2O3界面粗糙度从2.10 nm上升为2.59 nm.ZnO室温PL结果显示,退火后薄膜紫外近带边发光强度比退火前增大了40倍,并出现了源于电子-空穴等离子体(EHP)复合的N带受激发射峰,激发阈值约为200 kW/cm2.
氧化锌 激光分子束外延 退火 光致发光 在面Φ扫描 小角度X射线分析
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安,710068
2 西安交通大学,信息光子技术陕西省重点实验室,西安,710049
3 中国科学院研究生院,北京,100039
4 河南大学,物理与信息光电子学院,河南,开封475000
利用激光分子束外延(L-MBE)技术在α-Al2O3(0001)衬底上生长出了沿C轴高度择优取向的ZnO外延薄膜,并采用Philips四晶高分辨X射线衍射仪(Philip's X'Pert HR-MRD)对ZnO薄膜的表面及结构特性进行了研究.应用小角度X射线分析方法(GIXA)对ZnO薄膜的表面以及ZnO/Al2O3界面状况进行了定量表征.X射线反射率(XRR)曲线出现了清晰的源于良好表面及界面特性的Kiessig干涉振荡峰,通过对其精确拟合求得ZnO薄膜的表面及界面粗糙度分别为0.34 nm和1.12 nm.ZnO薄膜与α-Al2O3(0001)衬底的XRD在面(in-plane) Φ扫描结果表明形成了单一的平行畴(Aligned in-plane Oriented Domains),其在面外延关系为ZnO[1010] ||Al2O3[1120].XRD ω-2θ扫描以及ω摇摆曲线半峰宽分别为0.12度和1.27度,这一结果表明通过形成平行畴及晶格驰豫过程,ZnO薄膜中的应力得到了有效的释放,但同时也引入了螺位错.
氧化锌 激光分子束外延 小角度X射线分析 X射线反射率
1 西北大学光子学与光子技术研究所,西安,710069
2 中国科学院西安光学精密机械研究所光电子学研究室,西安,710068
采用直流反应溅射法分别在Si(111),Si(001),及K4玻璃衬底上制备ZnO薄膜,研究了氧氩比、衬底温度以及退火处理对于晶体结晶质量的影响,发现生长过程中的退火处理提高了薄膜质量和晶面取向.通过优化生长条件,在衬底温度为350℃,氧氩比为1∶2的条件下生长出了XRD半高宽为0.1°、C轴取向高度一致的ZnO薄膜.
直流反应溅射 ZnO XRD
