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P和Al注入的4H-SiC外延层的激光退火
摘要： 本研究描述了一种利用30纳秒脉宽的XeCl（308纳米）多脉冲激光实现离子注入诱导晶体损伤修复的新方法。实验以单磷（P）及磷铝双元素（P+Al）注入的4H-SiC外延层为对象，通过显微拉曼光谱、光致发光（PL）和透射电镜（TEM）进行表征，并与1650-1700-1750°C热退火30分钟的磷注入样品进行对比。结果表明：在0.50-0.60 J/cm2能量密度范围内，激光退火可实现完全晶体修复；相较于存在高浓度点缺陷和扩展缺陷的热退火样品，激光处理后的晶格几乎无应力残留；该工艺能显著降低注入区碳空位（VC）浓度并避免带间复合中心形成。除测试腔室氧气渗漏导致的轻微表面氧化外，注入区结构基本保持完整。实验证实该激光退火工艺对损伤修复及注入区掺杂激活具有可行性。
关键词： 离子注入、磷、点缺陷、激光退火、光致发光、铝、透射电子显微镜（TEM）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、碳化硅（SiC）、拉曼光谱
更新于2025-09-19 17:13:59
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视角：氧化镓（Ga?O?）用于超高压整流器与MOSFETs
摘要： 氧化镓（Ga2O3）因其宽禁带、可控掺杂特性以及大直径低成本衬底的可用性，正成为某些功率电子器件类别中超越现有技术的可行候选材料。这些应用包括电源调节系统（如航空电子和电动船舶的脉冲功率）、重型电动机的固态驱动器，以及先进的电源管理和控制电子设备?？斫╓BG）功率器件有望同时节省能源和成本。然而，由WBG器件驱动的转换器需要在所有层面进行创新，涉及系统设计、电路架构、合格标准甚至市场模式的改变。 β-Ga2O3相对于SiC或GaN具有更大的临界电场，使得高压整流器和增强型金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）的性能受益。据报道，β-Ga2O3的反向击穿电压超过2 kV（无论是否采用边缘终端技术），而在蓝宝石衬底上横向场板结构的Ga2O3肖特基二极管更是超过3 kV。迄今为止，在Ga2O3上制造的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）主要为耗尽型（d模式）器件，仅有少数增强型（e模式）操作的演示。尽管这些结果令人鼓舞，但该技术存在哪些局限性？要使其与更成熟的SiC和GaN功率器件技术并肩发挥作用，还需要什么？ 低热导率问题可能通过将器件转移到其他衬底、减薄衬底并使用散热器及顶部散热来解决。我们概述了该材料的特性与物理传输、热传导、掺杂能力及器件设计的现状，总结了当前局限性和未来发展方向。一个关键要求是军事电子开发机构持续的关注。功率电子器件领域的发展历史表明，新技术大约每10-12年出现一次，伴随着性能演进和优化的周期。然而，出于各种原因，旧技术往往在市场上存活很长时间。Ga2O3可能会补充SiC和GaN，但不太可能取代它们。
关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）、β-氧化镓（β-Ga2O3）、整流器、功率电子学、热导率、氧化镓（Gallium oxide）、Ga2O3、掺杂、宽禁带半导体、军用电子学
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于纳米器件应用的二维材料：利用激进缩放的晶体管
摘要： 当前纳米器件面临诸多难题，其中之一便是众所周知的短沟道效应（SCEs）。该效应会导致器件特性显著退化。为解决这一问题，自2000年以来学界便开始研究二维材料。本文揭示了针对器件应用开展二维材料研究的动机。
关键词： 过渡金属二硫化物、纳米器件、短沟道效应、金属氧化物半导体场效应晶体管、二维材料、石墨烯
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于宽禁带材料的半导体功率器件研究进展概述
摘要： 宽禁带材料因其优异的物理特性（如更高的热导率和卓越的电学性能）引起了科学家和工程师的广泛关注。目前，基于宽禁带材料的半导体功率器件研究已取得重大进展。新开发的WBG（宽禁带）功率器件——例如1200V直驱碳化硅JFET功率开关和高可靠性的氮化镓MOS HFET——相比传统硅基功率器件展现出更优的性能与优势。这些功率器件通过成功商业化已广泛应用于多个领域，其可靠性与有效性得到了充分验证。WBG功率器件的应用显著提升了电路性能，推动了新一代电子产品的演进。本文重点介绍几种基于宽禁带材料（包括氮化镓、IGBT、JFET、MOSFET、整流器及其碳化硅对应器件）的功率器件最新研究进展与成果，分别探讨并比较它们的特性、性能及相应应用场景，随后阐述这些器件存在的缺陷与局限及相应的解决方案，最后分析宽禁带功率器件未来的发展趋势与前景。
关键词： 整流器、氮化镓（GaN）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、宽禁带材料、碳化硅（SiC）、结型场效应晶体管（JFET）、半导体功率器件
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 新加坡(2018.7.16-2018.7.19)] 2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 基于光谱光发射的带隙工程对工作晶体管器件特性的表征
摘要： 在现代集成电路技术中，为提升高性能器件的场效应晶体管（FET）沟道载流子迁移率，常采用富锗硅材料。锗含量会改变半导体有效带隙EG，因此带隙能量EG是重要的工艺性能参数。该参数可通过电子器件类LED工作模式获取，需对p-n结施加正向偏压。FET中的p-n结通常为源极/漏极与衬底构成的二极管，一般处于接地或反向偏置状态。本研究通过对任意FET的衬底施加偏压，触发源极/漏极-衬底p-n结的寄生正向导通。采用光谱光子发射（SPE）作为无损在线表征方法，在器件完全功能状态下分析工程化带隙晶体管器件特性。通过验证（未应变）120nm工艺FET的标准硅带隙，成功运用SiGe:C异质结双极型晶体管（HBT）展示了带隙工程表征能力。当前集成电路技术常利用富锗硅提升沟道载流子迁移率，本研究进一步通过对14/16nm p型FinFET器件衬底施加偏压激活体区/扩散区p-n结的正向导通，利用InGaAs探测器测量工作器件背面的发射强度光谱分布，同样测定了FinFET的工程化带隙——所研究的p型FinFET带隙值为0.84eV。这为通过定量局域带隙工程测定实现非接触式故障隔离开辟了新途径。
关键词： 带隙工程、体二极管、异质结双极晶体管、体偏置电压、非接触式故障隔离、寄生工作状态、鳍式场效应晶体管、锗、金属氧化物半导体场效应晶体管、p-n结、带隙表征、光谱光子发射、硅锗、异质结双极型晶体管
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE BiCMOS与化合物半导体集成电路及技术研讨会（BCICTS） - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2018.10.15-2018.10.17）] 2018年IEEE BiCMOS与化合物半导体集成电路及技术研讨会（BCICTS） - 采用55纳米CMOS工艺节点、具有离子注入集电极的450 GHz f<sub>T</sub> SiGe:C异质结双极晶体管
摘要： 本文研究了一种具有注入集电极和DPSA-SEG发射极-基极结构的Si/SiGe异质结双极晶体管(HBT)的优化设计。重点分析了砷和磷两种掺杂剂，一方面评估了硅缺陷与掺杂分布的控制效果，另一方面展示了高频性能。同时研究了碳-磷共注入技术，并通过器件版图优化，研制出与55纳米MOSFET工艺兼容、截止频率fT达450 GHz的先进HBT器件。
关键词： MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、注入集电极、异质结双极晶体管（HBT）、硅缺陷
更新于2025-09-04 15:30:14