摘要:我们对使用激光技术对光学捕获的单个空气气溶胶粒子(特别是化学气溶胶粒子)的研究进行了广泛的评估。迄今为止,已经对气溶胶集合及其类似的块状样品进行了广泛的研究,并且已经对空气中的颗粒进行了很好的一般描述并被接受。然而,已经报告了观察到的气溶胶行为与预期的气溶胶行为之间存在很大差异。为了填补这一空白,单粒子研究已被证明是一个独特的交叉点,可以清楚地表示各种环境条件下影响整体气溶胶行为的微观特性和尺寸相关行为。为了实现这一目标,光学捕获技术允许保持和操纵单个气溶胶颗粒,同时提供显着的优势,例如非接触式处理、无需样品收集和制备、防止污染、适用于任何类型的气溶胶以及灵活适应各种分析系统。我们回顾了基于光粒子相互作用的光谱方法,包括弹性光散射、光吸收(腔衰荡和光声光谱)、非弹性光散射和发射(拉曼、激光诱导击穿和激光诱导荧光光谱)和数字全息术。激光技术提供了多种优势,例如高速度、高选择性、高精度以及实时、原位执行的能力。本评论特别讨论了每种方法,强调了优点和局限性、早期突破以及有助于更好地理解单个粒子和粒子集合的最新进展。
新兴的宽带隙 (WBG) 半导体有望推动全球产业发展,就如同 50 多年前硅 (Si) 芯片的发明推动了现代计算机时代的到来一样。基于 SiC 和 GaN 的器件正开始变得更加商业化。与同类的基于 Si 的元件相比,这些 WBG 器件更小、更快、更高效,在更严苛的操作条件下也能提供更高的可靠性。此外,在此框架下,一种新型微电子级半导体材料被创造出来,其带隙甚至比之前建立的宽带隙半导体(如 GaN 和 SiC)还要大,因此被称为“超宽带隙”材料。这些材料包括 AlGaN、AlN、金刚石和 BN 氧化物基材料,它们在理论上具有更优越的性能,包括更高的临界击穿场、更高的工作温度和潜在的更高辐射耐受性。这些特性反过来又使得革命性的新器件可用于极端环境成为可能,例如高效功率晶体管(因为巴利加品质因数有所提高)、超高压脉冲功率开关、高效 UV-LED、激光二极管和 RF 电子设备。本期特刊发表了 20 篇论文,重点关注基于宽带隙的器件:设计、制造和应用。三篇论文 [1-3] 涉及未来 5G 应用和其他高速高功率应用的 RF 功率电子设备。其中九篇论文 [4-12] 探讨了宽带隙高功率器件的各种设计。其余论文涵盖了基于宽带隙的各种应用,如用于提高 GaN 基光子发射器光子提取效率的 ZnO 纳米棒 [13]、InGaZnO 薄膜晶体管 [14]、宽带隙 WO3 薄膜 [15]、银纳米环 [16、17] 和 InGaN 激光二极管 [18-20]。特别是在 RF GaN 器件方面,Kuchta 等人 [1] 提出了一种基于 GaN 的功率放大器设计,该设计降低了透射率畸变。Lee 等人 [2] 展示了一种用于 2.5 至 6 GHz 干扰系统的紧凑型 20 W GaN 内部匹配功率放大器,它使用高介电常数基板、单层电容器和分流/串联电阻器实现低 Q 匹配和低频稳定。 Lin 等人 [3] 通过集成厚铜金属化层实现了 Ka 波段 8.2 W/mm 的高输出功率密度。关于 GaN 功率器件,Wu 等人 [4] 研究了一种双 AlGaN 势垒设计以实现增强模式特性。Ma 等人 [5] 介绍了一种使用 GaN 的数字控制 2 kVA 三相分流 APF 系统。Tajalli 等人 [6] 通过进行缓冲分解研究了 GaN-on-Si 外延结构中垂直漏电和击穿的起源。可以确定每个缓冲层与垂直漏电和击穿电压相关的贡献。Sun 等人 [7] 研究了 GaN-on-Si 外延结构中垂直漏电和击穿电压的分布。[7] 提出了一种利用 TCAD 实现常关型 GaN HEMT 的新方法。该概念基于将栅极沟道方向从长水平方向转置为短垂直方向。Mao 等 [8] 在 IGBT 的集电极侧引入了一部分 p-polySi/p-SiC 异质结,以在不牺牲器件其他特性的情况下降低关断损耗。Kim 等 [9] 实现了 SiC 微加热器芯片作为下一代功率模块的新型热评估设备,并评估了其耐热性能。
背面电源传输网络 我们的 BS-PDN 结构如图 1 所示,其中 PDN 利用了几乎 100% 的 BSM 资源,将电源布线资源与正面的信号分离。A. 背面 DC-DC 转换器:片上 DC-DC 单元转换器 (UC) 提供高效转换和块级电压调节 [3]。封装寄生效应会导致不必要的 IR 压降/反弹,影响正面 (FS) 和 BS-PDN。相反,片上 UC 可以减轻封装和键合带来的压降;然而,它们的大尺寸使它们不适合 FS 集成。相比之下,背面提供了足够的空间,可以实现密集的 UC 集成而不会造成布线拥塞。B. BS-UC 的集成:我们的 4:1 背面 UC(BS-UC)将 3.3V 降至 0.7V 的片上电源电压。为了分离两个电压域,添加了两个额外的背面金属层 MB3 和 MB4(见表 I)。MB3 专用于 BS-UC 布线;MB4 用于为 BS-UC 提供 3.3V VDD 和 0V VSS 输入。图 2 显示了我们的 BS-UC 堆叠。我们的电压域去耦确保 MB4 和 MB2 层之间没有连接,从而保留了 BS-PDN 配置。对于 BS-UC 放置,我们应用了交错策略以实现紧凑性。BS-UC PDN 金属层击穿和 BS-UC 放置如图 3 所示。C. BS-UC 的好处:BS-UC 降低了最坏情况下的动态 IR 降和逐层最小电压降(见图 4)。最后,去耦策略可以实现更高的 C4/微凸块密度,而不会产生显著的电源焊盘面积开销。
a. 具体教学成果 成功完成本课程后,学生将: 1.解决涉及理想运算放大器概念的问题并分析包含理想运算放大器的电路 2.解决涉及有限开环增益对电路性能的影响的问题 3.解决涉及理想二极管概念和结型二极管终端特性的问题。 4.分析和合成由电阻器、独立电流和电压源以及理想二极管组成的分段线性电路 5.执行二极管电路的分析。推导并理解小信号二极管模型及其应用 6.应用反向击穿区和齐纳二极管中的操作 7.分析和设计整流器、峰值检测器等。 8.讨论增强型 MOSFET 的结构和物理操作 9.分析直流 MOSFET 电路。偏置 MOSFET 以进行分立电路和 IC 设计 10. 推导并理解小信号模型及其参数 11. 根据 BJT 的操作解决问题 12. 绘制 BJT 的相关电压-电流特性 13. 执行晶体管电路的直流分析 14. 推导并理解混合模型及其参数 15. 偏置 BJT 以进行分立电路和 IC 设计 16. 能够应用概率和统计知识来解决电气工程问题。b. 明确指出标准 3 中列出的哪些学生成果或任何其他成果由课程解决。在本课程中,学生必须展示 (a) 应用数学、科学和工程知识的能力 (X) (b) 设计和进行实验(模拟)以及分析、解释数据的能力 (N/A)
从介电常数和绝缘破坏电场强度的观点出发选择Al 2 O 3 、HfO 2 、SiO 2 。使用这些绝缘膜制作MOS结构样品,并评估绝缘膜的介电击穿场强和介电常数。为了进行评估,我们使用了新推出的浸入式手动探测器。在该评价中,HfO 2 膜表现出最高的介电常数和击穿电场强度。通过简单的器件模拟,发现如果该膜具有这种水平的特性,则它可以用作氧化镓MOSFET的栅极绝缘膜。因此,在本研究中,我们决定使用该HfO 2 薄膜进行MOSFET的开发。由于不仅需要从初始特性而且还需要从长期可靠性的角度来选择绝缘膜,因此我们还考虑了具有第二好的特性的Al 2 O 3 膜作为候选材料I。取得了进展。 2020财年,我们改进了栅极绝缘膜的材料选择和成膜条件。具体地,对于作为栅极绝缘膜的候选的Al 2 O 3 ,为了减少作为沟道电阻增大的因素的栅极绝缘膜/氧化镓界面处的电荷,将Al 2 O 3 /镓我们考虑在成膜后通过热处理去除氧化物界面。图3示出了(a)评价中使用的MOS结构的截面图和(b)界面态密度分布。确认了通过在N 2 气氛中在450℃下热处理10分钟,可以形成界面能级为1×10 12 eV -1 cm -2 以下的良好界面。可知当温度进一步上升至550℃、650℃、800℃时,产生10 12 eV -1 cm -2 量级的界面态并劣化。通过本研究,我们获得了构建晶体管基本工艺过程中的热处理温度的基本数据。
本章首先讨论紫外和中红外细丝的主要定性差异:从紫外的多光子电离到近红外到中红外的隧道电离。然后对单个细丝的特性与波长的关系进行一般定性分析。由于它们的脉冲持续时间长,因此可以对其传播进行准稳态理论分析。特征值方法可得出与汤斯孤子相比的稳态场包络。但是,该解足够接近高斯形状,可以证明参数演化方法的合理性。在此理论介绍之后,接下来是在 266 nm 处进行实验验证。飞秒紫外细丝是用频率三倍的 Ti:sapphire 源和 KrF 放大器生成的。长脉冲细丝的源是振荡器放大器 Nd-YAG Q 开关系统,频率加倍、压缩,然后再次频率加倍,以达到 300 mJ 能量的 170 ps 脉冲。亚纳秒持续时间的紫外脉冲可能会重新引发关于灯丝是移动焦点还是自感波导的争论。最后两节介绍了紫外灯丝的两种应用。结果表明,通过利用发射光谱中观察到的窄下降,可以实现同位素选择性激光诱导击穿光谱 (LIBS)。这些下降是由于灯丝撞击固体后产生的羽流中的物质重新吸收造成的。这些吸收线只有几微米宽,并且恰好位于物质从基态跃迁的波长中心,没有任何斯塔克位移或增宽。最后一种应用是激光诱导放电,这是一种引导放电,它完全遵循诱导紫外灯丝的路径。激光诱导放电可用于控制闪电,这是欧洲热衷研究的一个课题。
关键词:SiC、注入、碳帽、退火、注入、蚀刻我们建议使用高级图案化薄膜 (APF®),这是一种通过 Applied Producer® 沉积的 PECVD 碳基薄膜系列,用于解决 SiC 器件的几个加工难题:特别是,我们讨论了它作为 (i) 灵活、高质量离子注入掩模的优势,以及 (ii) 在离子注入后高温活化退火期间作为平面和 3D SiC 结构的保护帽层。将 APF 薄膜集成到注入和蚀刻处理块中的好处与普通光刻胶 (PR)、PVD C 帽和 SiO 2 HM 等替代方法进行了对比。碳化硅 (SiC) 具有非常吸引人的特性 1,包括宽带隙(3X Si)、高 E 击穿(10X Si)、高热导率(3X Si 或 GaN)。大尺寸衬底(最大 200 毫米)的出现导致了 SiC 基器件的广泛应用,预计 2027 年的 TAM2 市场规模将达到 63 亿美元。然而,SiC 加工面临着一些独特的挑战,需要解决这些挑战才能充分挖掘这种化合物半导体的潜力。在本文中,我们建议使用高级图案化薄膜 (APF®),这是一种通过应用材料生产者® 沉积的 PECVD 碳基薄膜系列,可解决几个 SiC 器件加工难题:特别是,我们讨论了它作为(i)灵活、高质量的离子注入掩模,(ii)在离子注入后高温活化退火期间平面和 3D SiC 结构的保护性覆盖层,和(iii)用于改善下一代 SiC 器件的 SiC 沟槽硬掩模 (HM) 图案化的薄膜的优势。在注入和蚀刻处理模块中集成 APF 的优势可与常见光刻胶 (PR)、PVD C-cap 和 SiO 2 HM 等替代方法相媲美。
2 法政大学 关键词:GaN-on-GaN、肖特基势垒二极管、均匀性、光致发光、功率器件 摘要 为了大规模生产 GaN-on-GaN 垂直功率器件,n 漂移层在 10 15 cm 3 范围内的净施主浓度 ND NA 的晶圆级均匀性是一个重要因素,因为它决定了击穿电压 VB 。在本研究中,我们通过控制 GaN 衬底的偏角展示了 GaN 肖特基势垒二极管晶圆级均匀性的改善。通过 MOVPE 在具有各种偏角和偏差的独立 GaN 衬底上生长外延结构。使用电容电压测量(C V)、光致发光(PL)和二次离子质谱(SIMS)仔细分析了 ND NA 的变化。与碳有关的NA变化导致了NDNA的不均匀性,而这与晶圆的衬底偏角有关。通过最小化偏角的变化可以提高NDNA的均匀性。引言在GaN衬底上制造的垂直结构GaN功率开关器件对于高效功率转换系统很有前景,因为这些器件提供极低的导通电阻(R on)和高击穿电压(VB)[1-3]。减少对器件成品率和可靠性致命的致命缺陷是一个重要问题。GaN-on-GaN二极管初始故障机理已有报道[4],其中具有外延坑的二极管在非常低的反向电压下表现出严重击穿。此外,最近有报道称表面粗糙度会影响可靠性[5]。在使用金属有机 (MO) 源引入碳 (C) 杂质时,n 漂移层中的净施主浓度必须控制在 10 15 cm3 范围内才能获得高 VB [6]。通过低施主含量,可以在负偏置条件下抑制 pn 或肖特基界面处的峰值电场 [7, 8]。然而,关于垂直 GaN-on-GaN 器件中净施主浓度的晶圆级均匀性的报道很少。
• 基本 FEOL 可靠性:栅极电介质中缺陷的产生会导致电介质击穿和器件性能下降 - Kenji Okada,TowerJazz 松下半导体 • 复合半导体可靠性 101 - Bill Roesch,Qorvo • 互连可靠性基础知识 - Zsolt Tokei,IMEC • VLSI 设计方法和可靠性设计验证 - Michael Zaslavsky 和 Tim Turner,可靠性模拟组 • 电迁移 101 - Cathy Christiansen,Global Foundries • NAND 闪存可靠性 - Hanmant Belgal 和 Ivan Kalastirsky,英特尔 • 芯片封装相互作用 (CPI) 及其对可靠性的影响 - CS Premachandran,Global Foundries • 故障分析的挑战 - 汽车和超越摩尔定律 - Ulrike Ganesh,博世 • 1. HKMG p-MOSFET 中 NBTI 的最新进展以及 2.现代 FINFET、ETSOI 和全栅极环绕 III-V 晶体管中自热的新挑战:从晶体管到平板电脑的视角 - Souvik Mahapatra(印度理工学院,孟买)和 Muhammad Ashraf Alam(普渡大学)• 汽车转型 - 从应用到半导体技术的成本、上市时间、可靠性和安全性驱动的设计优化 - Andreas Aal,大众汽车集团 • AlGaN/GaN 功率器件可靠性 - Peter Moens,安森美半导体 • 可靠性工程的系统遥测 - Rob Kwasnick,英特尔 • 高级 MOL 和 BEOL 可靠性 - Shou Chung Lee,台积电 • 汽车功能安全简介 - 历史、趋势和与可靠性的关系 - Karl Greb,NVIDIA • 相变存储器:从基础技术到系统方面和新应用 - Haris Pozidis,IBM • 系统可靠性 - Geny Gao,博士 • 先进封装和 3D 可靠性 - C. Raman Kothandaraman,IBM • 兼顾基于知识和基于标准的资格 - Bob Knoell,汽车电子委员会和 NXP • 自旋转矩 MRAM - Daniel C. Worledge,IBM • 现场容错、自我修复、检测和恢复技术的考虑因素 - Arijit Biswas,英特尔
• 基本 FEOL 可靠性:栅极电介质中缺陷的产生会导致电介质击穿和器件性能下降 - Kenji Okada,TowerJazz 松下半导体 • 复合半导体可靠性 101 - Bill Roesch,Qorvo • 互连可靠性基础知识 - Zsolt Tokei,IMEC • VLSI 设计方法和可靠性设计验证 - Michael Zaslavsky 和 Tim Turner,可靠性模拟组 • 电迁移 101 - Cathy Christiansen,Global Foundries • NAND 闪存可靠性 - Hanmant Belgal 和 Ivan Kalastirsky,英特尔 • 芯片封装相互作用 (CPI) 及其对可靠性的影响 - CS Premachandran,Global Foundries • 故障分析的挑战 - 汽车和超越摩尔定律 - Ulrike Ganesh,博世 • 1.NBTI 在半导体领域的最新进展HKMG p-MOSFET 和 2。现代 FINFET、ETSOI 和全栅极 III-V 晶体管中自热的新兴挑战:从晶体管到平板电脑的视角 - Souvik Mahapatra(孟买印度理工学院)和 Muhammad Ashraf Alam(普渡大学) • 汽车转型 - 从应用到半导体技术的成本、上市时间、可靠性和安全性驱动的设计优化 - Andreas Aal,大众汽车公司 • AlGaN /GaN 功率器件可靠性 - Peter Moens,安森美半导体 • 可靠性工程的系统遥测 - Rob Kwasnick,英特尔 • 高级 MOL 和 BEOL 可靠性 - Shou Chung Lee,台积电 • 汽车功能安全简介 - 历史、趋势和与可靠性的关系 - Karl Greb,NVIDIA • 相变存储器:从基础技术到系统方面和新应用 - Haris Pozidis,IBM • 系统可靠性 - Geny Gao,博士 • 先进封装和 3D 可靠性 - C. Raman Kothandaraman,IBM • 兼顾基于知识和基于标准的资格 - Bob Knoell,汽车电子委员会和 NXP • 自旋转矩 MRAM - Daniel C. Worledge,IBM • 现场容错、自我修复、检测和恢复技术的考虑因素 - Arijit Biswas,英特尔