西安電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)是微電子學(xué)院下設(shè)的在職研究生專業(yè),微電子學(xué)院有“微電子學(xué)與固體電子學(xué)”為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、批準(zhǔn)的首批碩士點(diǎn)、博士點(diǎn)。建有微電子學(xué)、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)兩個(gè)國(guó)家特色專業(yè)。建有寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室、寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。西安電子科技大學(xué)微電子與固體電子學(xué)主要研究方向如下:
寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究:
寬禁帶半導(dǎo)體是繼硅和砷化鎵材料以后的第三代半導(dǎo)體材料,具有高工作溫度、高速、高功率、高抗輻照以及直接帶隙和覆蓋可見(jiàn)光波段等特點(diǎn),優(yōu)勢(shì)十分明顯。本學(xué)科在目前最具發(fā)展前景的氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究方面取得重要進(jìn)展。
在GaN基半導(dǎo)體材料與器件研究方面,突破了制造AlGaN/GaN HEMT微波功率器件所需的MOCVD設(shè)備制造、異質(zhì)結(jié)材料生長(zhǎng)、微波功率器件和高亮度光電器件制造等一系列核心技術(shù),系統(tǒng)地解決了從設(shè)備、材料到器件的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,研制出了高性能的MOCVD設(shè)備、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料、AlGaN/GaN HEMT微波功率器件和高亮度藍(lán)光與紫外光器件,為我國(guó)半導(dǎo)體照明工程和國(guó)防大功率微波器件與電路的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。該方向在高亮度光電器件和材料的研究成果獲得2005年陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
在SiC基半導(dǎo)體材料與器件研究方面,突破了高質(zhì)量SiC外延材料制備技術(shù),尤其是實(shí)現(xiàn)了Si襯底上SiC的厚外延技術(shù),系統(tǒng)解決了高失配材料的應(yīng)力釋放和低缺陷密度材料生長(zhǎng)。繼而,突破了高溫半導(dǎo)體器件和集成電路制造的關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)新地研制出了SiC高溫半導(dǎo)體器件和集成電路,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研制滿足下一代電子裝備的高性能SiC高溫半導(dǎo)體器件與集成電路提供了理論與技術(shù)支撐!疤蓟栌途邷貕毫鞲衅鳌背晒@2002年陜西省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)。
本學(xué)科在寬禁帶半導(dǎo)體材料和器件方面已與美國(guó)、日本、俄羅斯和德國(guó)等建立了密切的學(xué)術(shù)研究合作關(guān)系,已在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文194篇,其中被三大檢索收錄的論文166篇。
微電路可靠性技術(shù)研究:
目前國(guó)際上CMOS集成電路制造技術(shù)已經(jīng)從超深亞微米階段迅速進(jìn)入到納米階段,隨之而產(chǎn)生的納米器件量子化效應(yīng)等新的機(jī)理對(duì)工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響,因此從可靠性角度對(duì)微納米CMOS器件的工作機(jī)理進(jìn)行深入的理論分析,是評(píng)估和指導(dǎo)當(dāng)前國(guó)際集成電路制造技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵性工作;谠谖㈦娮涌煽啃灶I(lǐng)域20余年的研究成果,本學(xué)科廣泛深入地開(kāi)展了超深亞微米CMOS器件的可靠性機(jī)理研究及新結(jié)構(gòu)器件的研制工作,在理論和實(shí)踐上取得了重要進(jìn)展。
通過(guò)對(duì)從0.18微米到65納米工藝CMOS器件的深入研究,在失效機(jī)理分析、器件模型改進(jìn)等方面取得了重要的成果,創(chuàng)造性地提出了超深亞微米復(fù)合失效模式理論,全面深入地涉及到了熱載流子效應(yīng)、柵介質(zhì)擊穿效應(yīng)、等離子損傷、銅互連失效等因素,并以此為基礎(chǔ)建立了實(shí)用的、適合于從超深亞微米到納米階段器件的SoC可靠性協(xié)同仿真和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。根據(jù)該理論模型,創(chuàng)新性地優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造了100納米體硅型和SOI型槽柵結(jié)構(gòu)器件,獲得了優(yōu)良的器件特性,這對(duì)我國(guó)軍用及民用高可靠集成電路的設(shè)計(jì)與制造發(fā)揮了重要作用。
相關(guān)研究成果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文180余篇,其中被三大檢索收錄的論文153篇。2001年獲得國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng),2002年獲得陜西省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng),“十五”期間獲得國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。
超大規(guī)模集成電路技術(shù):
針對(duì)超大規(guī)模集成電路發(fā)展的需求,系統(tǒng)研究了基于電子回旋共振的高密度等離子體微細(xì)加工技術(shù)。研究了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高密度微波ECR等離子體源,研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電子回旋共振化學(xué)氣相淀積(ECRCVD)設(shè)備和電子回旋共振反應(yīng)離子刻蝕(ECRRIE)設(shè)備,主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,成功應(yīng)用于“9711”國(guó)防重點(diǎn)工程。
針對(duì)混合信號(hào)SoC設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,提出了混合信號(hào)集成電路的高層次模型和嵌入式模擬IP核的概念,建立了高速混合信號(hào)集成電路IP核設(shè)計(jì)方法以及SoC異步互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證方法,成功用于超低壓、超低功耗CMOS模擬器件的設(shè)計(jì)。
在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表論文110篇,其中被三大檢索收錄的論文97篇。“ECR刻蝕與SiC半導(dǎo)體器件技術(shù)”、“微波ECRCVD設(shè)備”分別獲得2002和2005年陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。
高速半導(dǎo)體材料與器件:
硅(Si)基應(yīng)變材料與器件是目前研究發(fā)展的重點(diǎn),是集成電路延續(xù)摩爾定律繼續(xù)向高速/高性能發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本學(xué)科在應(yīng)變Si、應(yīng)變SiGe材料生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和器件數(shù)理模型深入研究基礎(chǔ)上,對(duì)Si基應(yīng)變材料、高速器件結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)取得突破性進(jìn)展,研制出了既可以采用光能輔助,又可以采用熱分解外延生長(zhǎng)Si基應(yīng)變材料的UHV/CVD系統(tǒng),創(chuàng)新性地提出了Si基應(yīng)變材料摻雜濃度的表征方法;基于器件能帶結(jié)構(gòu),創(chuàng)新性地提出了能夠有效抑制寄生效應(yīng)的平面型Si基應(yīng)變高速HBT器件結(jié)構(gòu)模型,并研制出了S波段脈沖功率HBT;創(chuàng)新性地提出了垂直層疊、共柵的高速Si基量子阱應(yīng)變CMOS器件結(jié)構(gòu)模型,該模型被同行專家稱為具有原創(chuàng)性。
該方向在“十五”期間獲得國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)。相關(guān)研究成果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文60余篇,其中被三大檢索收錄的論文43篇。
新型固體激光器技術(shù):
固體激光器是我國(guó)光纖通信系統(tǒng)和激光成像雷達(dá)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,但長(zhǎng)期以來(lái)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。本學(xué)科在“211工程”和國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目的支持下,成功地研制出可用于激光成像雷達(dá)的高重頻二極管泵浦固體激光器。該成果具有小型、緊湊及全固態(tài)等特性,可以應(yīng)用于機(jī)載、彈載激光成像雷達(dá)等激光主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng),用作激光成像雷達(dá)的光源,作用距離能夠達(dá)到5~8公里,填補(bǔ)了該應(yīng)用領(lǐng)域國(guó)內(nèi)自主研制高重頻二極管泵浦固體激光器的空白,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
“調(diào)Q連續(xù)激光二極管泵浦固體激光器”成果獲2001年國(guó)防科技技術(shù)二等獎(jiǎng)。已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文80余篇,其中被三大檢索收錄的論文50余篇。