西安电子科技大学微电子与固体电子学是微电子学院下设的在职研究生专业,微电子学院有“微电子学与固体电子学”为国家重点学科、批准的首批硕士点、博士点。建有微电子学、集成电路设计与集成系统两个国家特色专业。建有宽带隙半导体技术国家重点学科实验室、宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室。西安电子科技大学微电子与固体电子学主要研究方向如下:
宽禁带半导体材料与器件研究:
宽禁带半导体是继硅和砷化镓材料以后的第三代半导体材料,具有高工作温度、高速、高功率、高抗辐照以及直接带隙和覆盖可见光波段等特点,优势十分明显。本学科在目前最具发展前景的氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)宽禁带半导体材料与器件研究方面取得重要进展。
在GaN基半导体材料与器件研究方面,突破了制造AlGaN/GaN HEMT微波功率器件所需的MOCVD设备制造、异质结材料生长、微波功率器件和高亮度光电器件制造等一系列核心技术,系统地解决了从设备、材料到器件的关键技术问题,研制出了高性能的MOCVD设备、AlGaN/GaN异质结材料、AlGaN/GaN HEMT微波功率器件和高亮度蓝光与紫外光器件,为我国半导体照明工程和国防大功率微波器件与电路的发展奠定了坚实的理论与技术基础。该方向在高亮度光电器件和材料的研究成果获得2005年陕西省科学技术一等奖。
在SiC基半导体材料与器件研究方面,突破了高质量SiC外延材料制备技术,尤其是实现了Si衬底上SiC的厚外延技术,系统解决了高失配材料的应力释放和低缺陷密度材料生长。继而,突破了高温半导体器件和集成电路制造的关键技术,创新地研制出了SiC高温半导体器件和集成电路,为进一步开发和研制满足下一代电子装备的高性能SiC高温半导体器件与集成电路提供了理论与技术支撑。“碳化硅油井高温压力传感器”成果获2002年陕西省科学技术三等奖。
本学科在宽禁带半导体材料和器件方面已与美国、日本、俄罗斯和德国等建立了密切的学术研究合作关系,已在国内外重要刊物上发表论文194篇,其中被三大检索收录的论文166篇。
微电路可靠性技术研究:
目前国际上CMOS集成电路制造技术已经从超深亚微米阶段迅速进入到纳米阶段,随之而产生的纳米器件量子化效应等新的机理对工艺技术的进一步发展产生了重大的影响,因此从可靠性角度对微纳米CMOS器件的工作机理进行深入的理论分析,是评估和指导当前国际集成电路制造技术发展的关键性工作。基于在微电子可靠性领域20余年的研究成果,本学科广泛深入地开展了超深亚微米CMOS器件的可靠性机理研究及新结构器件的研制工作,在理论和实践上取得了重要进展。
通过对从0.18微米到65纳米工艺CMOS器件的深入研究,在失效机理分析、器件模型改进等方面取得了重要的成果,创造性地提出了超深亚微米复合失效模式理论,全面深入地涉及到了热载流子效应、栅介质击穿效应、等离子损伤、铜互连失效等因素,并以此为基础建立了实用的、适合于从超深亚微米到纳米阶段器件的SoC可靠性协同仿真和设计系统。根据该理论模型,创新性地优化设计和制造了100纳米体硅型和SOI型槽栅结构器件,获得了优良的器件特性,这对我国军用及民用高可靠集成电路的设计与制造发挥了重要作用。
相关研究成果已经在国内外重要刊物上发表论文180余篇,其中被三大检索收录的论文153篇。2001年获得国防科技进步二等奖1项,2002年获得陕西省科技进步三等奖1项,“十五”期间获得国家发明专利3项。
超大规模集成电路技术:
针对超大规模集成电路发展的需求,系统研究了基于电子回旋共振的高密度等离子体微细加工技术。研究了自主知识产权的新型高密度微波ECR等离子体源,研制成功国内第一台电子回旋共振化学气相淀积(ECRCVD)设备和电子回旋共振反应离子刻蚀(ECRRIE)设备,主要指标达到国际先进水平,成功应用于“9711”国防重点工程。
针对混合信号SoC设计中的关键技术问题,提出了混合信号集成电路的高层次模型和嵌入式模拟IP核的概念,建立了高速混合信号集成电路IP核设计方法以及SoC异步互连网络的设计与验证方法,成功用于超低压、超低功耗CMOS模拟器件的设计。
在国内外刊物上发表论文110篇,其中被三大检索收录的论文97篇。“ECR刻蚀与SiC半导体器件技术”、“微波ECRCVD设备”分别获得2002和2005年陕西省科学技术二等奖。
高速半导体材料与器件:
硅(Si)基应变材料与器件是目前研究发展的重点,是集成电路延续摩尔定律继续向高速/高性能发展的重要技术基础。本学科在应变Si、应变SiGe材料生长动力学和器件数理模型深入研究基础上,对Si基应变材料、高速器件结构及设计的相关关键技术取得突破性进展,研制出了既可以采用光能辅助,又可以采用热分解外延生长Si基应变材料的UHV/CVD系统,创新性地提出了Si基应变材料掺杂浓度的表征方法;基于器件能带结构,创新性地提出了能够有效抑制寄生效应的平面型Si基应变高速HBT器件结构模型,并研制出了S波段脉冲功率HBT;创新性地提出了垂直层叠、共栅的高速Si基量子阱应变CMOS器件结构模型,该模型被同行专家称为具有原创性。
该方向在“十五”期间获得国家发明专利2项。相关研究成果已经在国内外重要刊物上发表论文60余篇,其中被三大检索收录的论文43篇。
新型固体激光器技术:
固体激光器是我国光纤通信系统和激光成像雷达系统中的关键部件,但长期以来严重依赖进口。本学科在“211工程”和国防预研项目的支持下,成功地研制出可用于激光成像雷达的高重频二极管泵浦固体激光器。该成果具有小型、紧凑及全固态等特性,可以应用于机载、弹载激光成像雷达等激光主动探测系统,用作激光成像雷达的光源,作用距离能够达到5~8公里,填补了该应用领域国内自主研制高重频二极管泵浦固体激光器的空白,主要技术指标达到国际先进水平。
“调Q连续激光二极管泵浦固体激光器”成果获2001年国防科技技术二等奖。已经在国内外重要刊物上发表论文80余篇,其中被三大检索收录的论文50余篇。