掺钪AlN材料特性及HBAR器件性能研究

该文基于掺钪AlN薄膜制备了高次谐波体声波谐振器(HBAR),研究了钪(Sc)掺杂浓度对AlN压电薄膜材料特性及器件性能的影响。研究表明,当掺入Sc的摩尔分数从0增加到25%时,压电应力系数e₃₃增加、刚度 下降,导致Al₁-_xSc_xN压电薄膜的机电耦合系数 从5.6%提升至15.8%,从而使HBAR器件的有效机电耦合系数 提升了3倍。同时,当Sc掺杂摩尔分数达25%时,Al₁-_xSc_xN(x为Sc掺杂摩尔分数)压电薄膜的声速下降13%,声学损耗提高,导致HBAR器件的谐振频率和品质因数降低。     

选择性腐蚀Si1-xGex与Si制备绝缘体上超薄应变硅

基于应变硅以及绝缘体上超薄应变硅(SSOI)工艺,使用氢氟酸、硝酸和醋酸的混合溶液与质量分数为25%的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液选择性腐蚀Si1-xGex与Si以制备绝缘体上超薄应变硅。研究了质量分数为0.5%～5%的HF和Si1-xGex中Ge的含量对选择性腐蚀的腐蚀速度与选择比的影响,优化了选择性腐蚀工艺。采用氨水、过氧化氢和水的混合溶液处理选择性腐蚀后的Si1-xGex与Si表面,得到了高应变度、高晶体质量的超薄SSOI。采用原子力显微镜(AFM)测试腐蚀速度以及腐蚀后的表面粗糙度;使用喇曼光谱仪表征Si1-xGex以及应变硅的组分以及应变度;使用透射电子显微镜(TEM)对SSOI的晶体质量进行了表征。结果表明,超薄SSOI的表面粗糙度(RMS)为0.446 nm,顶层Si的应变度为0.91%,顶层应变硅层厚度为18 nm,且具有高的晶体质量。     

离子注入剥离法制备绝缘体上应变硅及其表征

基于弛豫锗硅衬底上生长双轴应变硅技术、离子注入工艺以及选择性腐蚀方法,制备了8英寸(1英寸=2.54 cm)双轴张应变的绝缘体上应变硅(sSOI)材料。利用喇曼光谱分析、缺陷优先腐蚀以及透射电子显微镜(TEM)等方法表征了sSOI材料的应变度、缺陷密度以及晶体质量;制备了基于sSOI材料的n型金属-氧化层-半导体场效晶体管(n-MOSFET)以表征其电学性能,同时在相同工艺下制备了基于SOI材料的n-MOSFET器件作对比。结果表明,制备的sSOI材料顶层应变硅薄膜的应变为1.01%,并且在800℃热处理后仍能保持;应变硅薄膜厚度为18 nm,缺陷密度为4.0×104cm-2,具有较高的晶体质量;制备的sSOI n-MOSFET器件的开关电流比(Ion/Ioff)达到108,亚阈值斜率为69.31 mV/dec,相比SOI n-MOSFET,其驱动电流提高了10倍。