继微波、毫米波技术之后,太赫兹(THz)波技术已被证实在下一代探测与通信领域具有重要的应用前景。作为微波、毫米波芯片衬底材料主流的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,正逐渐成为太赫兹单片集成电路(TMIC)材料科学的研究热点。本文介绍了以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)为代表的化合物半导体材料在TMIC制造领域的研究与应用进展,分析了国内外研究现状与未来发展趋势。

采用铜互连的三维集成技术是提高微电子器件性能的一种很有前景的方法。然而,由于铜易扩散到硅电子器件中,导致其性能降低甚至失效,而钽(Ta)凭借稳定的化学性能常被作为阻挡层应用在工程中。为探究Cu/Ta体系的扩散行为,采用分子动力学方法,分别研究了温度和应变耦合作用下对Cu/Ta体系扩散的影响,通过对单晶结构和多晶结构的分析,厘清了两者扩散机理。在温度作用下,经过10ns的保温,仅出现了Ta原子向Cu原子内部扩散的现象,并且Ta原子向多晶Cu扩散的深度更深,达到1.5nm。在应变作用下,体系中产生大量的晶体缺陷,多晶Cu内部出现的位错缠结、孪晶和晶界破裂加剧了扩散。随着应变的不断增加,Ta中位错密度增加,使Cu原子向Ta晶格内部扩散,扩散层厚度达到3.3nm。分子动力学模拟结果表明,Ta在温度作用下是一种非常有效的阻挡层,但在应变作用下其阻挡性能会逐渐消失,不再具备阻挡能力。