美国科学家研发出砷化镓晶片批量生产技术

砷化镓是一种感光性能比当前广泛使用的硅更优良的材料，理论上它可以将接收到的阳光的40％转化为电能，转化率约是硅的两倍，因此卫星和太空飞船等多采用砷化镓作为太阳能电池板的材料。然而，传统的砷化镓晶片制造技术每次只能生成一层晶片，成本居高不下，限制了砷化镓的广泛应用。     

新一代宽禁带半导体材料

回顾半导体的发展历程,随着不同时期新材料的出现,半导体的应用先后出现了几次飞跃。首先,硅材料的发现使半导体在微电子领域的应用获得突破性进展,日用家电和计算机的广泛应用都应该归功于硅材料的应用。而后,砷化镓材料的研究则使半导体的应用进入光电子学领域。用砷化镓基材料及其类似的一些化合物半导体,如镓铝砷、磷镓砷、铟镓砷、磷化镓、磷化钠和磷砷化镓等,制备出的发光二极管和半导体激光器在光通信和光信息处理等领域起到不可替代的作用,由此也带来了VCD和多媒体等的飞速发展。 目前,人们又开始研究新一代的宽禁带半导体材料。其中最有意义的是碳化硅、氮化镓和氧化锌。这些材料的共同特点是它们的禁带宽度在3.3到3.5电子伏之间,是硅的3倍,比     

磷砷化镓外延层中磷含量的光电压法测定

磷砷化镓外延片是当前电注入发光器件的主要材料。它的磷与砷克分子比,对所作发光器件的特性,特别是发光的波长与亮度,有很大的影响。由于磷砷化镓外延层中的磷是取代了砷的位置,形成置换式固溶体。因此,通常只要测出磷的百分比,即可获知磷砷的克分子比值。     

抛光转速对砷化镓双面抛光片表面平整度的影响

砷化镓双面抛光片的平整度不仅影响光刻过程中的对焦精度,而且双抛过程中的边缘过抛现象,即砷化镓晶片边缘去除速率增加,使得在后续应用过程中晶片边缘需去除2~3,mm,造成材料及生产成本的浪费。实验主要设计对抛光盘转速和内外齿圈转速影响双抛片表面平整度情况进行验证,结果显示抛光盘转速对抛光去除速率的影响较内外齿圈转速更为显著,而晶片的运动轨迹主要集中在抛光布中部的环状范围内,当抛光盘转速增加就造成抛光布中部的集中磨损,影响晶片的连续抛光稳定性,使晶片中心去除速率降低,而边缘过抛,增加双抛片的表面平整度。     

半导体材料器件生产工艺中废气废水的综合治理方法及设备的研究

针对半导体材料、器件生产工艺中的废气和废水的治理，介绍了三种不同的方法和相关设备。①利用碘盐、铜盐和锰盐以及多级逆向喷淋的设备对实验室MOVPE工艺尾气及砷化镓材料制备中砷烷、磷烷污染的治理。②生产规模的半导体材料砷化镓，磷化姻，重掺砷硅单晶材料及器件的工艺中，腐蚀间排放的废气中砷、磷、硫、氟、氯及氮氧化物酸根离子的治理。用椭圆隔板式喷淋吸收塔或双塔式喷淋吸收设备，用氧化剂及碱液吸收的治理方法。③治理半导体工艺废水中砷、总磷、各种酸及重金属等的污染。用碳酸钙中和后，加铁盐经絮凝沉降一体化装置治理废水。经治理后的废气、废水经环保部门检测均达到国家排放标准。     

提高10.16cm砷化镓晶片单面精抛表面质量的工艺研究

在半导体制造工艺中,要获得一个平滑、光亮、无损伤层的表面,需要对半导体晶片进行表面精抛。国际上主要采用化学机械混合同时抛光,获得的晶片表面平整、光洁度好、机械损伤小。目前砷化镓材料的抛光液配方较多,但工艺条件比较严格,抛光结果并不理想。从抛光转速、抛光压力、抛光液3方面进行试验设计与研究,并对结果进行讨论,最终得到了一种稳定、重复性好的10.16cm砷化镓单面精抛工艺。     

发明

硅-砷化镓晶片问世美国摩托罗托公司近期宣布,他们在硅单晶上成功地培养出了砷化镓晶体,而用这种材料制成的计算机芯片将使现有的芯片运算速度提高35倍。专家们认为,新技术有可能使整个半导体工业发生根本性的变化,令未来的电子产品功能更强、性能更好、价格更低。     

反掺锡高纯度砷化镓单晶的制备及热处理

本文报导了应用3T—HB法制备高纯度反掺锡砷化镓单晶的工艺和热处理对其电学性质的影响。实验结果表明,经过适当热处理砷化镓单晶液氮电子迁移率达51800cm~2/V·S。应用Brooks-Herring公式计算出浅施主浓度N_D和总受主浓度N_A。对N_D-N_A,Δμ-N_D作图,有助于看出n型砷化镓结构缺陷模型。根据热处理条件对电学性质的影响,对热处理机理和迁移率刽子手进行了讨论分析。     

水平定向凝固法合成砷化镓多晶

采用水平定向凝固法合成砷化镓多晶,定向凝固炉分为3个温区,砷单质在低温区(约630℃)升华,通过中温区后在高温区(1 250~1 255℃)与镓逐渐化合为砷化镓多晶.石英变形、砷端杂质、多晶表面氧化以及多晶尾端富镓是合成砷化镓多晶过程中易出现的宏观缺陷.通过对原料配方设计、砷蒸气压控制以及炉子降温程序设计等进行优化,成功获得了完整性好且电学性能指标优异的砷化镓多晶.多晶的迁移率在4 800~5 400cm2/(V·s),载流子浓度为1015~1016 cm-3量级,完全满足砷化镓单晶制备要求.     

RCA清洗法与NCW清洗法对砷化镓晶片表面杂质去除效果对比实验

选取目前最常用的RCA清洗法和NCW清洗法分别对同批次加工的砷化镓抛光片进行清洗,使用X射线光电子谱对晶片表面杂质成分进行测试,对表面颗粒、有机物和金属3种杂质类型进行量化对比,分析两种清洗方法对3种杂质的去除能力。结果显示:表面活性剂对于有机物的去除效果比乙醇略强。基于双氧水的强氧化性和砷、镓氧化物更易溶于氨水的特性,SC-2清洗液对于表面氧化层的剥离和去除强于表面活性剂。对于主要金属杂质,两种清洗方法的去除能力相当。     

砷化镓晶体线切割工艺与晶片质量关系研究

损伤层深度和翘曲度是鉴别晶片加工质量好坏的2个重要指标。用x射线回摆曲线法和非接触式电容法分别测量了砷化镓（GaAs）材料在线切割中的损伤层深度和翘曲度，分析了引入损伤和翘曲的主要因素。随着切割速度的降低，损伤层厚度略有减小。随着钢丝张力的增加和切割速度的降低，翘曲度明显改善。     

水热法制备钛柱撑蒙脱石及对水体中砷酸根的吸附

采用水热法制备了以四氯化钛为前驱物的钛柱撑蒙脱石，通过X射线衍射、热质量与差热分析和透射电子显微镜等手段对其结构进行表征，并研究其对水体中砷酸根的吸附作用．结果表明，水热法制备未经热处理的钛柱撑蒙脱石由于具有颗粒均匀、晶型完整、良好的稳定性以及高比表面积和表面羟基含量多等特点，对水体中的砷酸根有良好的吸附效果．随着对钛柱撑蒙脱石热处理温度升高，材料对水体中砷酸根的吸附能力呈明显下降趋势。     

单个砷原子在砷化镓富砷表面的迁移行为

采用分子动力学方法计算了单个砷原子在砷化镓(001)β2(2×4)富砷表面迁移的势能面,研究了砷原子在该表面上的迁移行为。结果表明,在该表面存在一部分低能量的吸附位和一条平行于砷二聚体的迁移路径。且在这条迁移路径中,砷原子迁移所需要跃过的势垒均小于0.6 eV.因此在常温情况下,砷原子有可能在这条迁移路径中聚合成团簇。     

磁集成器件的界面扩散及钝化影响

 为了解决铁与砷化镓界面形成过程中,存在砷原子向金属层中扩散的现象,导致界面磁性减弱影响该结构的物理性能问题,采用钝化工艺改善界面磁性的方法,利用电子能谱技术测量了界面形成过程中铁与砷化镓界面的价带谱和砷原子的3d芯能级谱,从电子能谱的角度得到了砷原子扩散的相关数据。通过对比清洁界面和钝化界面的实验结果,证明了钝化可以减弱砷原子的界面扩散,铁原子3d能级的磁性交换劈裂也得到加强,价带峰被展宽,界面的磁性得到改善。依据价带谱的展宽现象和相关的研究报导表明:将硫钝化界面技术应用于磁集成器件制造工艺是有益的。     

砷化镓气相外延中不同形式的镓源对载流子浓度的影响

采用H_2/AsCl_3/Te/Ga体系,分别以被砷饱和的镓、高温合成的砷化镓锭以及低温合成的砷化镓块为源进行了掺杂外延试验,测定了用这三种源时气相中的As/Ga比;采用H_2/AsCl_3/Ga体系,用被砷饱和的镓和用低温合成的砷化镓块为源进行了不摻杂外延试验,指出以砷化镓为源具有不“吃”碲、“放”碲和气相中As/Ga比较为稳定的优点,从而可提高外延片载流子浓度的稳定性;而且As/Ga比较高,这有利于提高外延片的电子迁栘率?臀潞铣傻纳榛乜赏哂薪细叩拇慷?故用之作源较为适当。     

微电子材料CMP加工中去除率与速度的关系

通过研究微电子材料化学机械平坦化(CMP)加工过程中磨料颗粒在晶片加工表面的运动规律,得到磨料颗粒在晶片表面的运动轨迹方程.当晶片和垫板的转动角速度相同时,得出材料去除率(MMR)与垫板和晶片相对速度成正比的结论.给出了磨料颗粒在晶片加工表面形成的刮痕迹线实例.其结果对于正确理解微电子材料CMP加工中的材料去除机理具有实际意义.     

磷压法气相外延 GaAs_(1-x)P_x

本文系采用赤磷、三氯化砷、砷化镓(或镓)为原料,在砷化镓衬底上进行GaAs_(1-x)P_x 气相外延生长的试验总结。文中分析了影响生长速度、合金组成、外延层表面形态的因素;叙述了此体系生长GaAs_(1-x)P_x(x≈0.40)外延层的操作工艺和条件。从制造发光器件的结果和投产的情况说明,此法可作为工业生产方法。     

基于SPH-FEM转换算法的砷化镓划片损伤过程研究

为了进一步提高半导体激光器巴条制造质量,改善解理加工过程中划片损伤情况,采用SPH-FEM转换算法研究划片速度和载荷对单晶砷化镓（gallium arsenide,GaAs）划片损伤的影响。基于广义胡克定律计算出砷化镓{100}晶面<110>晶向的各向异性机械力学特征参数,采用SPH-FEM转换算法仿真金刚石刀头划片实验,将划片过程中损伤的有限元转换为粒子,研究损伤粒子在刀头作用下的运动轨迹,确定出划片的损伤过程。研究表明,该方法较好地解决了传统有限元法大变形区域发生网格畸变所导致的计算误差问题,揭示了不同加工参数对砷化镓材料划片损伤的影响,并得到了实验验证,为脆性材料的划片损伤过程提供了新的途径和思路。     

高二次电子发射系数材料砷化镓的理论设计

根据通常负电子亲和势二次电子发射材料砷化镓的能级特点,提出延长负电子亲和势二次电子发射材料砷化镓的逸出深度的理论设计,设计出了特殊的负电子亲和势二次电子发射材料砷化镓.通过对两种负电子亲和势二次电子发射材料的二次电子发射系数的理论值进行比较和分析,得出:当原电子入射能量较低时,两种材料的二次电子发射系数差值较小;当原电子入射能量较高时,两种材料的二次电子发射系数差值较大,而且随着原电子入射能量的升高,两种材料的二次电子发射系数差值也在增大.     

不同热处理温度下金属材料的声衰减系数特性

以牌号分别为1Cr17Ni2和2Cr13的两种不同材质的不锈钢(其中同种材料进行了不同温度的热处理)为例,利用一次和二次底面回波,对声衰减系数分别进行测量计算,并结合材料内部微观组织结构进行分析。结果表明,常温样品与经过热处理样品衰减系数之间存在较明显差异,而且在不同热处理温度点上材料的声衰减系数不一样。随着热处理温度不同,微观结构的第二相颗粒的变化与声衰减系数变化相吻合。因此,可以利用热处理手段来对材料"贴上标签",加以辨识,也可以对金属材料的其他性能作出评价。