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上篇SOI材料制备1

引言1

第一章 氧离子注入SOI技术3

1.1 氧的剂量3

1.2 注入温度4

1.3 退火参数6

1.4 硅膜和二氧化硅埋层厚度模型8

1.5 多重注入14

1.6 低能注入14

1.7 离子注入形成SIMOX结构的计算机模拟15

1.8 SIMOX材料质量19

第二章 外延横向过生长SOI技术21

2.1 概述21

2.2 原理及技术21

2.3 改进技术26

3.1 概述29

第三章 区熔再结晶SOI技术29

3.2 区熔再结晶的机理30

3.2.1 熔解前沿30

3.2.2 凝固前沿32

3.3 形貌缺陷的产生与抑制36

3.3.1 形貌缺陷的产生36

3.3.2 质量转移效应37

3.3.3 覆盖层的抑制作用38

3.3.4 优化设计的抑制作用39

3.4 区熔再结晶膜中的杂质40

3.5 ZRM新技术41

第四章 硅片键合和反面腐蚀42

4.1 机理概述42

4.2 非本征空洞45

4.2.1 硅片直接键合工艺对晶片平整度的要求45

4.2.2 沾污粒子的影响48

4.2.3 空洞的检测49

4.3.1 表面活化处理50

4.3 SDB中硅片表面处理50

4.3.2 表面亲水处理54

4.4 低温SDB技术58

4.4.1 低温SDB实验59

4.4.2 低温SDB可能的机制61

4.5 BESOI技术62

4.5.1 硅各向异性腐蚀中自动终止技术63

4.5.2 半导体／电解质的电极反应70

4.5.3 SDBSOI的减薄技术79

第五章 SOI材料的硅膜性能及表征技术89

5.1 SOI材料的硅膜性能89

5.2 硅膜和SiO2膜厚度测量93

5.2.1 概述93

5.2.2 椭偏光谱测量法94

5.3 晶体质量97

5.3.1 晶向和晶化程度97

5.3.2 晶体缺陷99

5.4 硅膜的沾污101

5.5 载流子寿命和表面复合103

5.5.1 表面光电压测量103

5.5.2 漏泄电流测量105

5.5.3 横向双极晶体管测量107

5.6 硅／二氧化硅界面107

5.6.1 MISIS结构的C-V特性测量108

5.6.2 SIS结构的C-V特性测量110

5.6.3 电荷泵测量技术117

中篇硅基异质结材料的研制120

第六章 SiGe/Si材料的性质与制备120

6.1 SiGe/Si材料与器件的发展简况120

6.2 SiGe/Si材料的基本性质和结构的优异特性122

6.2.1 SiGe异质结构材料基本性质122

6.2.2 SiGe/Si应变异质结构的优异特性139

6.3 SiGe/Si异质结构和超晶格材料的制备144

6.3.1 分子束外延（MBE）生长方法145

6.3.2 化学气相淀积（CVD）生长方法148

6.3.3 MBE与CVD综合的生长方法（Si-CBE）157

第七章 其它硅基异质结材料160

7.1 硅基GaAs材料160

7.1.1 引言160

7.1.2 硅上生长Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的基本问题162

7.1.3 生长工艺研究165

7.1.4 生长机理研究170

7.1.5 GaAs/Si异质结材料的应用174

7.2 硅基SiC材料181

7.2.1 引言181

7.2.2 碳化硅的晶体结构182

7.2.3 碳化硅材料的特性183

7.2.4 碳化硅半导体材料的应用领域186

7.2.5 碳化硅体单晶制造技术187

7.2.6 碳化硅薄膜的制备技术188

8.1.1 线光学分析194

8.1 平板波导导波原理194

下篇半导体光波导194

第八章 平面光波导194

8.1.2 电磁场分析198

8.1.3 平板对称波导（n2＝n3）的偶次模和奇次模200

8.1.4 多层平板波导201

8.2 渐变折射率分布的平面波导导波原理204

8.2.1 线光学方法205

8.2.2 变分法206

8.2.3 温策尔-克拉默-布里洛温近似（WKB）法207

8.2.4 微扰法207

8.3 SOI平面光波导208

8.3.1 SOI平面光波导结构208

8.3.2 SOI平板光波导导波特性211

8.4 SOI平板波导模吸收损耗214

8.4.1 硅导波层吸收损耗214

8.4.2 SOI平板波导导模吸收损耗217

第九章 三维波导理论及硅基条形波导221

9.1 引言221

9.2 矩形波导电磁场模式的近似分析221

9.2.1 TE导模E？222

9.2.2 TM导模E？224

9.3 矩形波导的有效折射率法225

9.4 矩形波导的其它近似方法227

9.4.1 微扰法228

9.4.2 变分法229

9.4.3 WRM法230

9.5 脊形波导231

9.5.1 有效折射率法Ⅰ232

9.5.2 有效折射率法Ⅱ237

9.5.3 脊形波导的变分法分析238

9.5.4 脊形波导的其它近似方法240

9.5.5 大截面脊形波导理论240

9.5.6 SiGe/Si异质结构脊形光波导247

9.5.7 SiGe超晶格光波导256

9.5.8 多量子阱脊形波导的有效折射率法265

9.6 埋导层脊形波导267

9.7 凸条形波导和沟道波导269

9.8 条载波导272

9.9 埋沟波导272

第十章 SOI三维波导制作技术与测量274

10.1 SOI三维波导制作技术274

10.1.1 各向异性腐蚀法274

10.1.2 各向同性腐蚀法276

10.1.3 扩散法276

10.2 波导传输损耗与测量277

10.2.1 波导传输损耗277

10.2.2 波导的测量280

参考文献288

后记309