器件制备

成果名称 纤维电子器件连续自动化制备技术及设备研制 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 纤维电子器件是近年来在国际上兴起的热点研究领域。它是在纤维上集成光、电、热、磁等功能，并最终可以直接以纤维形态应用的新形态电子器件。目前国际上报道的真正意义上的纤维电子器件包括纤维太阳能电池、纳米压电机、纤维电容器、纤维发光二极管等。这些光电子器件的最终应用形态是纤维状的，故可以利用成熟的纺织工业技术生产各种便携式、可穿戴的电子设备。因此，如何将纤维电子器件的制备方法与最终织物制造工艺相结合，实现从基本材料到纤维器件再到织物电子设备的制备是一个亟待解决的重大课题，也是国际、国内相关技术领域的一个空白和潜在的原创性产业技术开发机会。 2012年，北京大学化学学院邹德春教授申请的&ldquo 纤维电子器件连续自动化制备技术及设备研制&rdquo 项目获得了第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。在基金的支持下，通过相关部件的购买和材料的加工，该课题组开展了富有成效的工作，包括：（1）纤维基底表面连续处理技术的研究；（2）功能超薄膜纤维基底上的连续沉积、生长技术的研究；（3）由功能纤维自动组装纤维电子器件技术研究；（4）纤维电子器件制备系统的计算机控制。通过以上工作，相关原理样机试制成功，项目顺利结题。 应用前景： 该项目的成果和经验可以发展成为工业化制备纤维电子设备的蓝本，为将来的纤维太阳能电池在内等多种纤维电子器件的规模化生产奠定了基础。

天眼查显示，芯联集成电路制造股份有限公司近日取得一项名为“半导体器件的制备方法及半导体器件”的专利，授权公告号为CN118073206B，授权公告日为2024年7月23日，申请日为2024年4月22日。背景技术半导体器件中的金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor，MOS）器件，因具有开关速度快、损耗小、可靠性高等优点，在诸如电源控制和驱动电路等领域得到越来越广泛的应用。例如，金属氧化物半导体器件中的横向扩散金属氧化物半导体（LaterallyDiffused Metal Oxide Semiconductor，LDMOS）器件，具有耐高压，大电流驱动能力以及低功耗的优点，而且容易与互补金属氧化物半导体器件工艺兼容，因此常用于射频功率电路和电源控制电路，以满足耐高压以及实现功率控制等方面的要求。功率集成电路高电压、大电流的特点常常要求金属氧化物半导体器件具有高击穿电压和低比导通电阻。场板技术是一种广泛应用的用于提高金属氧化物半导体器件的击穿电压的技术，但是目前结合场板技术的金属氧化物半导体器件的制作工艺较为复杂。因此如何在较好地提升金属氧化物半导体器件的击穿电压的同时，简化制作工艺是目前亟需解决的问题。发明内容本申请实施例涉及一种半导体器件的制备方法及半导体器件，属于半导体技术领域。半导体器件的制备方法包括：提供半导体材料层，半导体材料层中包括第一器件区，第一器件区中包括漂移区和体区；在部分漂移区的表面形成场氧化层；形成从场氧化层的表面延伸至漂移区的内部的至少一个第一沟槽；形成覆盖第一沟槽的内壁的第一介质层；在部分体区的表面形成栅介质层；形成填充于第一沟槽并延伸至部分场氧化层和栅介质层的表面的导电层；其中，位于第一沟槽中的导电层构成第一场板；位于第一场板和场氧化层的表面的导电层构成第二场板；位于栅介质层的表面的导电层构成栅电极层。如此，在有效提升器件击穿电压的同时使得器件的制备工艺较为简化。

中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在金刚石量子器件制备方向取得重要进展，发展了一种全新的基于自对准的光子学器件制备加工技术，可将氮-空位色心这一原子级量子传感器以纳米级精度加工到金刚石器件最佳工作位置，实现接近最优光学探测性能的量子传感器阵列。这项研究成果以“Self-aligned patterning technique for fabricating high-performance diamond sensor arrays with nanoscale precision”为题发表在《科学进展》[Sci. Adv.8, eabn9573 (2022)]上。金刚石，俗称“钻石”，具有高硬度、高稳定性、高透光性、高热导率以及超高的禁带宽度等优异的物理化学性质，在超精密加工、光学材料以及半导体电子器件等工业领域有着广泛的应用。近十多年来，科学家发现金刚石中一种可以发光的原子尺度晶格缺陷--氮-空位色心（简称NV色心）具有极大的量子应用前景，让存在缺陷的不“完美”金刚石变得在实用性上更加“完美”。NV色心不仅可以以纳米空间分辨率对电磁场、压力等多种物理量在室温大气乃至极端环境下进行精密测量，也可以建立多体量子纠缠，用于研究量子信息等基础问题，在前沿基础科学、高科技产业等领域有重大应用价值。图1：制备技术方法示意图。制备高性能金刚石量子器件是金刚石量子信息技术实用化的关键技术。以金刚石量子传感器为例，其原理是利用器件内的NV色心将外界的微弱物理信号转换为自身荧光强度信号来进行探测，因此在不牺牲其他物理性质前提下，提高NV色心光子计数率是提升传感器性能的一个关键指标。在过去几年中，人们积极致力于开发用于提高NV色心荧光强度的金刚石微纳米光子学结构，例如固体浸没透镜、柱形波导、圆形牛眼光栅、抛物面反射器、倒置纳米锥等。但目前传统的制备技术无法精确控制微纳米结构中NV色心位置，导致器件制备效率低下，性能难以达到预期(图2(a))，其主要原因是NV色心制备工艺和金刚石结构刻蚀工艺之间的对准难题(图1左)。通常这一对准精度需要优于20纳米，方能达到光学器件理论上最优的光学性能。图2：器件制造效果展示。（a）传统工艺制造器件光学计数率分布；（b）自对准工艺制造器件光学计数率分布；（c）金刚石纳米柱传感阵列电镜照片；（d）单个NV色心荧光饱和曲线测试。针对以上难题，本工作研究团队发展了一种基于自对准策略的光子学器件加工技术，通过双层掩膜图形化工艺设计实现生成NV色心所需的氮离子注入工艺和金刚石结构刻蚀工艺的自对准，精度可以达到15纳米(图1右)。使用该技术，研究团队实现了高性能金刚石纳米柱传感阵列的制造，该纳米柱传感器可用于生物传感、纳米级磁性材料成像等前沿应用。与传统制造技术相比，器件显示出高度一致且最优的光子计数率以及接近理论预期的器件产率。通过金刚石晶体取向进一步控制荧光发射偶极方向，团队最终实现单个NV色心饱和光子计数率达到~4.34Mcps，荧光强度提升大约20倍(图2)。该方法具有可工程化、简单且高精度的特点，不仅可批量化制备高性能金刚石量子传感器，对金刚石量子技术实用化具有重要意义,还可以应用于碳化硅、稀土离子等其他固态量子体系。相关技术与器件已申请国际专利进行保护。中科院微观磁共振重点实验室特任副研究员王孟祺为该论文的第一作者，杜江峰院士、王亚教授为共同通讯作者。该研究得到了科技部、中科院、国家自然科学基金委和安徽省的资助。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn9573