半導(dǎo)體鍺材料與器件

前言

　　眾所周知，半導(dǎo)體硅材料是推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入信息化時(shí)代的關(guān)鍵材料。然而，在晶體管和集成電路發(fā)展的初期階段，鍺是至關(guān)重要的半導(dǎo)體材料。正如本書封面顯示的那樣，世界上第一只點(diǎn)接觸三極管的誕生采用的就是鍺襯底材料。20世紀(jì)60年代，隨著硅技術(shù)的不斷發(fā)展，鍺作為微電子工業(yè)主要材料的地位逐步被替代。近來，鍺及鍺基半導(dǎo)體材料在微納電子器件發(fā)展中又重新得到了半導(dǎo)體工業(yè)界的重視?！　”緯髡逤or Claeys博士和Eddy Simoen博士是世界知名的半導(dǎo)體材料和器件專家，均任職于國際著名的微電子研究機(jī)構(gòu)IME，他們?cè)跁邢到y(tǒng)總結(jié)了鍺材料與工藝技術(shù)的最新進(jìn)展和鍺器件及其在光電子學(xué)、探測(cè)器與太陽能電池等領(lǐng)域的研究成果。我和Cor Claeys博士多次在國際會(huì)議上交流，他十分支持本書的翻譯工作，并欣然在書的扉頁上題詞；在征得出版機(jī)構(gòu)同意后，特邀鄧志杰、朱悟新、米緒軍、余懷之、黎建明、張峰賧、肖清華等人一起將該書譯成中文，以饗讀者?！　∪珪w了鍺晶體生長、缺陷控制、雜質(zhì)影響、加工工藝、鍺器件及器件模擬，以及鍺在紅外與其他領(lǐng)域的應(yīng)用等內(nèi)容，并展望了未來鍺材料和器件的發(fā)展前景。其內(nèi)容廣泛，數(shù)據(jù)詳實(shí)，可作為高等院校、科研院所和相關(guān)單位中從事半導(dǎo)體器件與材料物理學(xué)習(xí)和研究人員的參考用書?！　≡诜g出版本書的過程中，得到了冶金工業(yè)出版社和：Elseviel出版社的大力合作；北京有色金屬研究總院黃倬同志、肖芳同志參加了部分組織工作，在此一并表示衷心感謝！

內(nèi)容概要

　　《半導(dǎo)體鍺材料與器件》是全面深入探討這一技術(shù)領(lǐng)域的首部著作，其內(nèi)容涵蓋了半導(dǎo)體鍺技術(shù)研究的最新進(jìn)展，闡述了鍺材料科學(xué)、器件物理和加工工藝的基本原理。作者系來自科學(xué)界及工業(yè)界從事該領(lǐng)域前沿研究的國際知名專家?！　　栋雽?dǎo)體鍺材料與器件》還介紹了鍺在光電子學(xué)、探測(cè)器以及太陽能電池領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。它對(duì)從事半導(dǎo)體器件與材料物理研究的科技人員、高等院校材料專業(yè)的師生以及工業(yè)和研究領(lǐng)域的工程師們而言，是一部必不可少的參考書，無論是專家還是初學(xué)者都將從《半導(dǎo)體鍺材料與器件》中受益。鍺是研發(fā)晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)性半導(dǎo)體材料，近年來，由于其在微納電子學(xué)領(lǐng)域的潛在優(yōu)勢(shì)，半導(dǎo)體鍺材料又重新受到人們的關(guān)注。

書籍目錄

0 導(dǎo)論0.1 引言0.2 歷史沿革和重大事件0.3 鍺用作新型超大規(guī)模集成電路（ULSI）襯底：機(jī)遇與挑戰(zhàn)0.4 本書梗概參考文獻(xiàn)1 鍺材料1.1 引言1.2 體鍺片的制備1.2.1 鍺原材料：供應(yīng)及生產(chǎn)流程1.2.2 鍺晶體生長1.2.3 鍺片制造1.3 GOI襯底1.3.1 背面研磨SOI1.3.2 以薄層轉(zhuǎn)移技術(shù)制備GOI襯底1.4 結(jié)論參考文獻(xiàn)2 鍺中長入缺陷2.1 引言2.2 鍺中本征點(diǎn)缺陷2.2.1 本征點(diǎn)缺陷特性的模擬2.2.2 有關(guān)空位特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2.2.3 Voronkov模型對(duì)鍺的應(yīng)用2.3 非本征點(diǎn)缺陷2.3.1 摻雜劑2.3.2 中性點(diǎn)缺陷2.3.3 碳2.3.4 氫2.3.5 氧2.3.6 氮2.3.7 硅2.4 直拉生長過程中位錯(cuò)的形成2.4.1 熱模擬2.4.2 機(jī)械應(yīng)力的發(fā)生2.4.3 鍺的力學(xué)性質(zhì)2.4.4 拉晶過程中的位錯(cuò)成核和增殖2.4.5 鍺中位錯(cuò)的電學(xué)影響2.5 點(diǎn)缺陷團(tuán)2.5.1 空位團(tuán)的實(shí)驗(yàn)觀察2.5.2 空位團(tuán)形成的模型和模擬2.6 結(jié)論參考文獻(xiàn)3 鍺中摻雜劑的擴(kuò)散和溶解度3.1 引言3.2 半導(dǎo)體中的擴(kuò)散3.2.1 擴(kuò)散機(jī)制3.2.2 自擴(kuò)散3.3 鍺中的本征點(diǎn)缺陷3.3.1 淬火3.3.2 輻照3.4 在鍺和硅中的自擴(kuò)散和Ⅳ族原子擴(kuò)散3.4.1 放射性示蹤實(shí)驗(yàn)3.4.2 鍺中同位素作用和Ⅳ族元素的擴(kuò)散3.4.3 摻雜和壓力的影響3.4.4 鍺在硅中的擴(kuò)散3.5 鍺中雜質(zhì)的溶解度3.6 鍺中Ⅲ、Ⅴ族摻雜劑的擴(kuò)散3.6.1 Ⅲ族受主的擴(kuò)散3.6.2 V族施主的擴(kuò)散3.6.3 鍺中摻雜電場(chǎng)對(duì)摻雜擴(kuò)散的作用3.6.4 小結(jié)3.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)4 鍺中氧4.1 引言4.2 間隙氧4.2.1 氧濃度的測(cè)量4.2.2 擴(kuò)散率和溶解度4.2.3 振動(dòng)譜結(jié)構(gòu)和缺陷模型4.3 TDs和氧二聚物4.3.1 TDs的電子態(tài)4.3.2 TDs的振動(dòng)譜4.3.3 氧二聚物的振動(dòng)譜4.4 氧沉淀的紅外吸收4.5 空位.氧缺陷4.6 結(jié)論參考文獻(xiàn)5 鍺中金屬5.1 引言5.2 鍺中的銅雜質(zhì)5.2.1 分配系數(shù)Kd5.2.2 鍺中銅原子結(jié)構(gòu)5.2.3 游離銅的擴(kuò)散機(jī)理5.2.4 摻雜濃度對(duì)銅擴(kuò)散和溶解度的影響5.2.5 鍺中銅擴(kuò)散Kick-0ut機(jī)理5.2.6 鍺中銅的沉淀5.2.7 替位銅的能級(jí)和俘獲截面5.2.8 間隙銅原子與Cu-Cui原子對(duì)的能級(jí)5.2.9 銅對(duì)鍺中載流子壽命的影響5.3 鍺中的銀、金和鉑5.3.1 分凝系數(shù)、溶解度和擴(kuò)散系數(shù)5.3.2 能級(jí)和俘獲截面5.3.3 對(duì)載流子壽命的影響5.4 鍺中的鎳5.4.1 鎳在鍺中的溶解度和擴(kuò)散率5.4.2 鎳在鍺中的能級(jí)和俘獲截面5.4.3 對(duì)載流子壽命的影響5.5 鍺中的過渡金屬5.5.1 鐵5.5.2 鈷5.5.3 錳5.5.4 其他金屬5.6 鍺中金屬性能的化學(xué)趨勢(shì)5.6.1 電學(xué)性能5.6.2 鍺中金屬的光學(xué)性質(zhì)5.6.3 影響鍺中載流子壽命的因素5.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)6 鍺中缺陷從頭計(jì)算的建模6.1 引言6.2 量子力學(xué)方法6.3 Kohn-Sham能級(jí)和占據(jù)能級(jí)6.4 形成能、振動(dòng)模和能級(jí)6.5 鍺中的缺陷模擬6.6 鍺中的缺陷6.6.1 鍺中的空位和雙空位6.6.2 自間隙6.6.3 氮缺陷6.6.4 鍺中的碳6.6.5 鍺中的氧6.6.6 熱施主6.6.7 鍺中的氫6.7 缺陷的電學(xué)能級(jí)……7 鍺中輻射缺陷及行為8 鍺器件的電學(xué)性能9 器 件模擬10 納米尺度鍺MOS柵介質(zhì)和MOS結(jié)11 先進(jìn)的鍺MOS器件12 鍺的其他應(yīng)用13 發(fā)展趨勢(shì)與展望附錄

章節(jié)摘錄

　　本章討論鍺中輻照和粒子損傷、產(chǎn)生的缺陷以及缺陷損傷的退火消除以避免其對(duì)材料和器件性能的影響，重點(diǎn)放在能夠沉積足夠能量并影響鍺晶體晶格點(diǎn)陣移位的輻照上。在這種最簡單的情況下，鍺原子連續(xù)從替位位置遷移到間隙位置，從而留下空位。換句話說產(chǎn)生一個(gè)弗侖克爾對(duì)?？瘴缓烷g隙原子在室溫下都有足夠的動(dòng)能在晶格中移動(dòng)以及和其他的相發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致缺陷和缺陷復(fù)合體的產(chǎn)生。高能電子、Y射線和任一原子的中子和高能離子都可能發(fā)生這種遷移和反應(yīng)。特別是后者的機(jī)制與半導(dǎo)體技術(shù)相關(guān)，非常重要，因?yàn)樗请x子注入技術(shù)制造器件的基礎(chǔ)。　　本章的結(jié)構(gòu)是這樣的：首先是半導(dǎo)體中輻照損傷和注入的一般性問題，緊接著轉(zhuǎn)向介紹與鍺有關(guān)的具體內(nèi)容。在第一部分（7.2 節(jié)）中，對(duì)形成弗侖克爾對(duì)缺陷的射線和電子輻照與產(chǎn)生原子簇缺陷的僅粒子、中子和離子注入輻照進(jìn)行了對(duì)比?！　〉诙糠郑?.3 節(jié)）回顧并分類講述了鍺中的缺陷及缺陷間的反應(yīng)，在本節(jié)的部分討論中進(jìn)行了si與siGe的對(duì)比?！　∽詈笠徊糠郑?.4 節(jié)）討論了輻照損傷對(duì)鍺材料和鍺器件的影響，再次關(guān)注了產(chǎn)生原子移位的損傷的影響，同時(shí)考慮了器件的電離輻照，進(jìn)行這種輻照時(shí)器件吸收能量，產(chǎn)生電離現(xiàn)象，從而生成一個(gè)空穴.電子對(duì)，而不是替位原子?！　≡诤笠环N情況，我們需要區(qū)分瞬間離子化與時(shí)間較長的離子化效果的不同。瞬間離子化時(shí)，空穴和電子會(huì)遷移，一旦在器件的有源區(qū)發(fā)生瞬間離子化，器件就可能產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)或噪聲。而在絕緣體中，如M0s器件上的氧化物門，產(chǎn)生的電子和空穴不能像半導(dǎo)體中的那樣自由遷移，出現(xiàn)這種情況的區(qū)域，性能上可能發(fā)生永久性的改變。

編輯推薦

　　《半導(dǎo)體鍺材料與器件》作者Cor Claeys博士和Eddy Simoen博士是世界知名的半導(dǎo)體材料和器件專家，均任職于國際著名的微電子研究機(jī)構(gòu)IMEC，他們?cè)跁邢到y(tǒng)總結(jié)了鍺材料與工藝技術(shù)的最新進(jìn)展和鍺器件及其在光電子學(xué)、探測(cè)器與太陽能電池等領(lǐng)域的研究成果?！　∪珪w了鍺晶體生長、缺陷控制、雜質(zhì)影響、加工工藝、鍺器件及器件模擬，以及鍺在紅外與其他領(lǐng)域的應(yīng)用等內(nèi)容，并展望了未來鍺材料和器件的發(fā)展前景。其內(nèi)容廣泛，數(shù)據(jù)詳實(shí)，可作為高等院校、科研院所和相關(guān)單位中從事半導(dǎo)體器件與材料物理學(xué)習(xí)和研究人員的參考用書。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    半導(dǎo)體鍺材料與器件 PDF格式下載

---