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特种SOI材料、器件及SnO2纳米结构研究

2020-11-23阅读(385)

特种SOI材料、器件及SnO2纳米结构研究

论文摘要

SOI大大降低了RF模拟电路和数字逻辑元件的串扰，可以很容易和无源器件相集成，高阻抗SOI和GPSOI衬底加强了这些优势，在CMOS射频集成电路中吸引了广泛注意。本论文在大量调研的基础上，详细研究了SIMOX HRSOI和Smartcut?方法制备GPSOI的工艺条件及其在单片集成电路中必不可缺少的、有多种应用的片上无源器件—CPW和集成电感。在本所的工艺线上进行了大量的实验研究，得到了以下主要结果： 1．成功地采用不同剂量注入制备了SIMOX HRSOI样品，突破了当前高阻SOI主要通过Smart-cut?方法制备的局限。研究发现对于全剂量高阻SOI样品，衬底电阻率在注入和高温退火后依然保持在＞1 KΩ-cm；但是对于低剂量经过ITOX工艺的高阻SOI样品，扩展电阻结果表明衬底电阻率均比原始硅片有所下降，研究了电阻率下降的原因；经过优化工艺，制备出衬底电阻率＞1 KΩ-cm的低剂量高阻SOI样品。采用DLTS和Pseudo-MOSFET表征了不同剂量的HRSOI的顶层硅电学特性。 2．首次把Smart-cut?技术和高温固相反应灵活地结合在一起，在SOI中引入一层高电导率的硅化钨层形成GPSOI新结构。研究发现，在800～1000℃下退火可以形成方块电阻比较较低的WSix层，同时顶层硅和SiO2中损伤的到了一定恢复；在更高温度下（＞1000℃）下退火，金属W会同时向两边扩散，造成衬底电阻率以及SiO2埋层电阻率的降低。这一矛盾使得仔细研究W和Si固相反应条件，包括温度，气氛，精确控制W层和Si层厚度比例非常必要。 3．采用标准CMOS工艺在不同SOI衬底上制备了微带和微带集成电感器件，分析了CPW和集成电感的损耗机制。 （1）五种不同衬底材料上共面波导（CPW）线的损耗研究表明采用高阻SOI制备的CPW线在2GHz损耗仅为0.13dB／mm；SOG衬底上CPW研究表明在40GHz频率下损耗为0.18dB／mm，这个结果表明采用玻璃代替硅衬底可以大大降低高频下

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 特种SOI及其在射频电路中的应用综述
  • 1.1 通信市场的需求和技术的推动
  • 1.2 RF电路发展面临的挑战
  • 1.2.1 SOI RF CMOS技术的优势
  • 1.2.2 MMIC基本无源元件
  • 1.2.3 SOI对射频电路中无源器件性能的提高
  • 1.3 SOI新结构的发展及应用
  • 1.3.1 SOI新材料和新结构的发展
  • 1.3.2 SOI新的应用
  • 1.4 本文主要工作
  • 第二章 高阻SOI材料的制备及表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 不同剂量HRSOI材料的制备
  • 2.2.1 注入参数和退火工艺
  • 2.2.2 高剂量高阻SOI样品的结构分析和讨论
  • 2.2.3 低剂量高阻SOI材料的制备和分析
  • 2.2.4 低剂量高阻SOI材料的制备条件优化
  • 2.3 不同氧化埋层的高阻SOI电学性能研究
  • 2.3.1 DLTS结果
  • 2.3.2 Pseudo-MOSFET结果
  • 2.4 本章小结
  • x（1＜x＜2）埋层的GPSOI新结构研究'>第三章 含WSIx（1＜x＜2）埋层的GPSOI新结构研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 GPSOI新结构的制备
  • 3.3 结果和讨论
  • 3.4 GPSOI实验串扰传输线结构设计
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 特种SOI衬底上的无源器件研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 共面波导传输线损耗特性研究
  • 4.2.1 共面波导结构
  • 4.2.1 影响CPW线传输损耗的因素
  • 4.2.3 不同材料上共面波导线的损耗特性研究
  • 4.3 高阻HRSOI和SOG衬底上的共面波导
  • 4.3.1 共面波导的制备
  • 4.3.2 HRSOI和SOG上CPW的损耗和讨论
  • 4.4 SOI和SOG衬底上微带电感的研究
  • 4.4.1 微带电感的制备
  • 4.4.2 SOI衬底和SOG衬底螺旋电感的测试结果分析
  • 4.4.3 高阻SOI中界面电荷对电感性能的影响
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 一维SnO2纳米结构的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 一维氧化锡纳米结构的制备
  • 2纳米结构的光学特性表征'>5.3 一维SnO2纳米结构的光学特性表征
  • 2纳米结构的可见／紫外吸收谱'>5.3.1 一维SnO2纳米结构的可见／紫外吸收谱
  • 2纳米结构光致发光研究'>5.3.2 一维SnO2纳米结构光致发光研究
  • 2纳米结构的光致发光影响'>5.3.3 温度对一维SnO2纳米结构的光致发光影响
  • 2纳米线的PL特性影响'>5.3.4 不同气氛下退火对SnO2纳米线的PL特性影响
  • 2场发射特性研究'>5.4 SNO2场发射特性研究
  • 2纳米棒和纳米线的真空场发射特性'>5.4.1 SnO2纳米棒和纳米线的真空场发射特性
  • 2纳米棒的真空场发射特性的影响'>5.4.1 表面态对SnO2纳米棒的真空场发射特性的影响
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 全文结论
  • 参考文献
  • 攻读博士期间发表的论文目录
  • 致谢
  • 个人简历
  • 学位论文独创性声明
  • 学位论文使用授权声明

    • 相关论文文献

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