硅离子注入SOI晶片中发光研究

本文报道了通过500 keV从1013cm-2到3×1014cm-2的不同剂量的28Si离子自注入技术,结合不同温区退火,在SOI晶片中引入一系列发光中心(X,W,R,D4,D3,D2和D1中心)研究。采用光致发光测量表征,分别研究了退火温度、注入剂量以及测试温度对样品光学性质的影响。研究发现,W线的最佳退火温度大约为275℃,注入剂量为1013cm-2量级;R线发光强度最大时需要的注入剂量为3×1013cm-2,退火温度为700℃;与体Si晶体不同,离子注入SOI晶片内仅在275℃的低温退火3 min,在1013cm-2小剂量样品的PL谱中也观察到D1和D2带。本研究结果为硅基红外光电器件的探索奠定了基础。     

SiC单晶片的取向研磨

优质晶体生长常常需要籽晶或衬底偏离常规结晶取向.为便于按任意偏向角度研磨晶片,本实验室设计并应用了晶片取向研磨夹具及相应的研磨工艺.本文介绍了该夹具和工艺的工作原理、技术要点以及对技术指标的鉴定情况.测试结果表明,研磨取向误差范围可控制在5;之内,研磨片厚度偏差小于5 μm、粗糙度Ra=0.12 μm.     

绝缘体上全局应变硅晶圆的制备和表征

首先使用改良型Ge浓缩法制备了绝缘体上锗硅圆片,然后在超薄弛豫SiGe层上,利用超高真空化学气相沉积法外延了单晶硅薄膜,获得一系列不同厚度的6寸绝缘体上应变硅晶圆.结果表明应变硅薄膜完整、均匀、表面平整且晶体质量良好,获得样品中顶层硅最大应力值达2.22 GPa.应用临界厚度理论对样品厚度和应变值之间的关系进行了分析,发现本实验所得样品在超过临界厚度3倍之后会发生应变弛豫.     

SiC单晶片高效精密加工机理的仿真与实验研究

SiC单晶作为理想的半导体材料,其特有晶体结构及高的材料硬脆性使其精密加工过程成为难点.本文基于SiC单晶材料去除机理,通过有限元方法对材料去除方式及应力进行了仿真及实验验证.仿真与实验的结果表明,基于超声复合研磨加工SiC单晶片,粗糙度降低达50;,材料去除率提高达100;.     

SiC晶片研磨加工亚表面损伤深度的研究

SiC晶片研磨加工表面层损伤深度直接影响后续抛光加工的成本和效率,但SiC单晶是典型的难加工材料,亚表面损伤检测极为困难.文中利用截面显微检测技术对SiC晶片研磨加工亚表面损伤深度进行了检测分析,并研究了研磨方式、工艺参数对损伤深度的影响及晶片上损伤深度的分布规律.结果表明,同样的研磨工艺参数条件下,固结磨料研磨SiC晶片损伤深度略小于游离磨料研磨晶片的损伤深度.固结磨料研磨时,随着磨料粒度从W7增大到W28,损伤深度由3.0 μm增大到4.7 μm.随着研磨压力从1 psi增大到3 psi,晶片损伤深度从4.1 μm增大到4.9 μm.在整个晶片上,损伤深度由中心向边缘沿径向逐渐增大,增大幅度约为0.6～1.0 μm.     

SiC单晶片ELID超精密磨削氧化膜特性研究

SiC单晶片的材质既硬且脆,加工难度很大,通过ELID磨削技术超精密加工SiC单晶片是一种高效的加工方法,而氧化膜的特性是ELID磨削技术的关键.本文研究了ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的一般模型,并对电压、占空比等工艺参数对金属结合剂砂轮表面氧化膜形成特性的影响进行了研究.结果表明:氧化膜厚度和生长率随着电压和占空比的增加而增加,随后逐渐降低并趋于稳定.根据SiC单晶片硬脆性质,在超精密加工SiC单晶片时,开始阶段采用较高电压(120 V)和较高占空比(2/3),在稳定阶段采用较低电压(90 V)和较低占空比(1/4).     

硅多晶质量检测分析中的磷检电阻率曲线研究

本文对几种典型的实测电阻率曲线进行分析,利用普凡公式和补偿后净载流子导电模型对曲线的异常进行了合理解释并用低温红外检测结果进行了对比验证.采用硼磷杂质浓度补偿净值方法计算出的数据接近实测情况,电阻率特性曲线符合普凡公式描述的规律,可作为理论特性曲线使用.     

固结磨料研磨SiC晶片亚表面损伤截面显微检测技术

本文对采用截面显微检测法检测SiC晶片亚表面损伤时样品的制备、腐蚀液配方及腐蚀环境进行了系统地研究,并重点分析了固结磨料研磨SiC晶片(0001) Si面和(0001)C面亚表面损伤的深度及微裂纹构型.结果表明,采用腐蚀液配方为KOH:K2CO3 =20 g∶1 g,在420℃下腐蚀3min时亚表面损伤观测效果较好.在研磨压力为2 psi、金刚石磨粒粒径14 μm时,固结磨料研磨SiC晶片的亚表面损伤层深度约为2.6 μn,亚表面微裂纹构型有垂线状、斜线状、钩状、叉状、树枝状、人字状以及横线状.在相同的加工条件下,SiC晶片的(0001) Si面和(0001)C面的损伤深度基本相同.     

基于有限元方法研究AT切石英晶体谐振器的动态特性

基于有限元方法研究石英晶体谐振器的谐响应振动特性.通过改变AT切石英晶片尺寸,分析不同尺寸情况下石英晶体各轴向的振动位移分布情况,可了解AT切石英晶体谐振器的厚度剪切振荡模态和寄生振动模态分布情况.仿真结果与实际测试结果对比,证明了采用这种仿真方法有助于石英晶体谐振器的设计.     

应变对硅晶体生长影响的分子动力学模拟研究

基于Tersoff势描述的硅原子间相互作用,通过分子动力学方法模拟考察了在垂直于生长方向上分别对晶体施加了不同应变时,硅沿[100]和[112]晶向的晶体生长.结果显示,在压应变条件下,随着应变的增大晶体生长速率减小;而在拉应变条件下,在小应变范围内,晶体生长速率随应变增大并不减小,甚至还可能增大,只有当应变达到一定程度时,晶体生长速率才会随着应变的增大而减小;拉应变对[112]方向生长中液-固界面的形态也产生了显著影响.     

金刚石切割多晶硅片切割痕性质与消除方法研究

金刚石线锯切割多晶硅片表面存在两种尺度的切割痕纹:由锯线往复运动形成的周期在亚毫米尺度的往复纹,和由金刚石划出的宽度在微米尺度的划痕.金刚石切割硅片的微观粗糙度比砂浆切割硅片小～25;.金刚石切割硅片相对粗糙表观以及往复纹的呈现都来自于光滑划痕的视觉增强作用.酸刻蚀制绒不能消除金刚石切割硅片表面切割痕纹;碱刻蚀只能消除部分晶粒之上的切割痕纹.尝试了一种气相酸刻蚀方法,取得了彻底消除金刚石切割硅片表面切割痕纹的效果,同时获得了良好的制绒效果,但其均匀性有待改善.     

纳米SiO2浆料中半导体硅片的电化学腐蚀研究

采用电化学直流极化和交流阻抗技术,研究了n型(111)半导体硅片在不同条件纳米SiO2浆料中的电化学腐蚀性能.结果表明,浆料的pH值、温度、磨粒固含量以及金属杂质离子等因素都不同程度地影响硅片的腐蚀行为.随pH值增加、温度提高和磨粒固含量降低,其腐蚀电流增大,交流阻抗减小,硅片腐蚀较易进行;微量金属杂质离子的存在也会加速硅片的腐蚀.     

Double-crystal Topographic Investigation of the Shape of Silicon Wafers after Oxidation

The shape of silicon wafers plastically deformed by slip band production during an oxidation process is investigated with double-crystal topography. In dependence on the Burgers vector of the slip band dislocations the tilt of parts of the wafer, especially between crossed slip bands, is observed and the wafer is curved in general. A local quantitative determination of the radius of curvature is possible.     

Refined Structure of Langmuir Lysozyme Films on Single-Crystal Silicon Wafers According to X-Ray Reflectivity Data

Crystallography Reports - Thin lysozyme films on single-crystal silicon wafers have been studied by X-ray reflectivity. The films have been formed using the modified Langmuir–Schaefer method...     

硅片加工表面层损伤检测技术的试验研究

单晶硅片超精密加工表面层损伤较小,检测评价比较困难.为了确定合适的检测技术,对多种硬脆材料表面层质量检测技术进行了系统的试验研究.结果表明,硅片加工表面宏/ 微观形貌可采用各种显微镜及3D表面轮廓仪等进行检测,表面损伤分布可采用择优腐蚀法和分步蚀刻法检测;粗加工和半精加工硅片的损伤深度宜采用角度抛光法检测,而精加工硅片的损伤深度较小,宜采用截面Raman光谱分析和恒定腐蚀速率法检测;损伤层的微裂纹、位错、非晶及多晶相变等微观结构可采用分步蚀刻法、平视和剖视TEM分析法及显微Raman光谱仪检测;表面层宏观残余应力分布可用显微Raman光谱仪检测,其微观应变可采用高分辨X射线衍射仪的双品摇摆曲线的半高宽值来衡量.综合以上检测技术可以对硅片加工表面层损伤进行系统的评价.     

Investigation of Pretreated Silicon Wafers for CVD Growth of Diamond Film

Difference between lattice constants of silicon (Si) and diamond is approximately 52%. Therefore Si_1—xC_x which has a lattice constant between two materials should be formed on Si substrate to be diamond nucleation sites and reduce the stress between the diamond film and Si substrate. Si wafers with carbonization and dc-biasing pretreatment were prepared in a microwave plasma chemical vapor deposition (CVD) system, then they were investigated by Raman spectroscopy, Photoluminescence (PL), chemical etching and scanning electron microscope (SEM) to study the pretreatment effect. This was achieved by studying a series of samples pretreated by carbonization and dc-biasing.     

反转法消除硅片重力附加变形适用性研究

建立了计算硅片重力附加变形的有限元模型,模型包含硅片残余应力的影响.通过有限元与实验方法研究了反转法对抛光与磨削加工硅片适用性.结果表明,反转法适用于抛光硅片,有限元与反转法所得重力附加变形差值小于1 μm;对#5000砂轮磨削的300 mm直径394 μm厚度硅片,硅片残余应力使反转前后重力附加变形不再相同,误差超过最大重力附加变形值的5;;对#2000砂轮磨削的200 mm直径194 μm厚度硅片,残余应力超过临界值,硅片变形发生分岔,硅片自由面形与重力附加变形不再符合叠加关系,反转法不再适用.     

飞秒激光对两种不同的单晶硅的辐照损伤研究

为研究杂质在超短脉冲激光对材料辐照过程中的作用,利用相同能量密度的飞秒激光对两种不同的单晶硅片进行扫描刻蚀,在两种硅片表面均形成平行分布的刻蚀槽,刻蚀槽内部密布着大量的微纳米颗粒.通过电子扫描显微镜和台阶仪等测试手段对样品进行形貌观测,发现两种样品的损伤程度存在较明显的差异.数据分析表明激光辐照对材料造成的损伤受到晶体内部固有杂质缺陷的影响,杂质的存在可以加剧辐照损伤.