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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Ⅰ 232

9.5.2 有效折射率法Ⅱ 237

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