期刊简介
期刊名称：半导体技术
创办日期：1976年6月
主管部门：中国电子科技集团公司（CETC）
主办单位：中国电子科技集团公司电子第十三研究所
刊 期：月刊
电 话：0311-87091339
E-mail：bdtj1339@vip.163.com
网 址：www.bdtj.cbpt.cnki.net
国内统一刊号：CN 13-1109/TN
国际标准刊号：ISSN 1003-353X
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HTBC太阳电池互连技术的研究进展
刘汪利;张旭;马俊;常兰涛;李灵芝;原帅;在全球碳中和与光伏高效化需求驱动下，异质结与隧穿氧化层钝化背接触(HTBC)太阳电池因融合隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)与异质结(HJT)技术的优势，实验室光电转换效率达27.81%,已成为下一代高效晶硅光伏技术的核心。传统互连方案难以适配其混合全钝化界面和微米级交错指状的背接触电极结构。系统性研究了常规互连方案与HTBC太阳电池的适配缺陷，阐述了HTBC太阳电池专属创新技术的原理。针对HTBC太阳电池互连在综合环境应力下的耦合失效、界面腐蚀、结构特异性等失效机制，总结了材料体系优化、界面防护设计、结构与载荷适配、工艺精准控制的可靠性提升方向，对HTBC太阳电池互连技术的规模化应用具有一定参考价值。
一种新型15～20kV低损耗沟槽式SiC IGBT设计
盖永虎;王春瑞;针对沟槽式SiC绝缘栅双极型晶体管(IGBT)击穿电压、比导通电阻和关断损耗之间的矛盾，设计了一种新型沟槽式4H-SiC IGBT器件结构。将交替排列的p/n柱超级结和p型肖特基接触发射极有机结合，在保证器件其他电学性能的基础上，提高了击穿电压，减小了比导通电阻与关断损耗。运用TCAD软件对15～20 kV沟槽式4H-SiC IGBT进行设计评估。结果表明，与常规沟槽式4H-SiC IGBT相比，新结构器件实现了电学性能的全面优化，击穿电压提高了1.6 kV,比导通电阻减小了14%,关断损耗减小了37%,阈值电压低至4.4 V。同时，其品质因数(FOM)减小了36%,巴利加品质因数(BFOM)增大了40%。
金属-石英复合喷嘴电喷印柔性基底有机半导体微米线
佀萌;周星宇;路良坤;针对柔性基底上电流体动力学(EHD)喷射打印易受残余电荷影响而失稳的问题，提出了一种金属-石英复合喷嘴EHD喷射打印方法，实现聚合物半导体均匀微米线的高分辨率图案化制备。复合喷嘴通过轴向分段结构降低了残余电荷积累趋势。为阐明其作用机制，建立电场-两相流耦合模型，对喷嘴的射流演化及电荷密度分布进行对比分析。结果表明，复合喷嘴可减弱喷嘴出口及基底邻近区域的电荷集中程度，提高锥喷射稳定性。在柔性基底上制备了最小线宽为3μm的有机半导体微米线阵列，基于该微米线构筑的有机场效应晶体管(OFET)空穴迁移率为0.9 cm2·V-1·s-1,开关电流比为0.6×105。研究结果表明，该方法可为柔性基底上聚合物半导体微结构的稳定、高分辨率制备提供技术支持。
一种Si/SiC混合并联器件变时序有源钳位驱动电路
成佳俊;张雷;汪志宇;任磊;为解决Si/SiC混合并联器件在桥式电路中存在的复杂开关时序及严重串扰问题，提出了一种变时序有源钳位驱动电路。该驱动电路由时序切换单元和串扰抑制单元组成，通过调节RC延时电路中的电阻值，在单驱动信号下实现4种典型时序的切换；同时，利用辅助开关管搭建低阻抗回路，在发生串扰时对串扰电流进行分流，从而抑制串扰电压尖峰。实验结果表明，开关时序Ⅰ下正向串扰电压尖峰由7 V降至-2.7 V，负向串扰电压尖峰由-11 V升至-8.7 V；开关时序Ⅱ下负向串扰电压尖峰由-12.5 V升至-8.6 V；开关时序Ⅳ下正向串扰电压尖峰由8 V降至-1.9 V。该电路不仅能实现4种开关时序控制，而且能显著降低正向及负向串扰，有效防止器件误导通与栅极击穿，提高了Si/SiC混合并联器件的可靠性。
面向卫星通信应用的Ku波段低压GaN Doherty功率放大器MMIC设计
朱德政;文晓哲;马思源;孟凡;刘登宝;张波;陈南庭;针对高频段Doherty功率放大器输出匹配损耗大、回退效率提升困难的核心问题，基于0.15μm GaN HEMT工艺设计了一款面向卫星通信应用的Ku波段低压GaN Doherty功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。提出了一种基于目标输出功率的工作电压优化方法，将理论分析与负载牵引仿真相结合，确定功率放大器最优漏极电压，使器件本征最佳负载阻抗逼近Doherty负载调制的目标阻抗，有效降低了输出匹配网络损耗。在此基础上，通过输出匹配网络与负载调制网络协同设计，实现了6 dB功率回退条件下的高效率输出。测试结果表明，该功率放大器在14 V漏极电压下，饱和输出功率达32～33 dBm、饱和功率附加效率(PAE)为50%～55%,输出功率26 dBm时，PAE达40%～45%,双音三阶交调抑制比优于-25 dBc。
基于双TSEP结温差的IGBT键合线老化评估方法
孟昭亮;李双龙;王治超;冯松;在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)键合线老化在线监测中，基于单一温敏电参数(TSEP)的评估方法易受负载电流干扰。对此，以主-辅发射极间寄生电感峰值电压(VeE-max)和米勒平台电压(Vge-miller)为双TSEP，分别建立结温预测模型，两种模型的拟合优度均超过0.98，利用二者在老化条件下温敏特性变化趋势相反的特点，对结温预测差值进行归一化。基于英飞凌FF450R12ME4型IGBT模块的试验结果表明：归一化结温预测差值Δ可有效抵消负载电流干扰，在集电极电流为150 A与200 A两种工况下，Δ均随老化程度加剧而单调递增，动态范围达80倍。据此将模块健康状态划分为健康、轻微老化、中度老化、严重老化四级区间，实现了对IGBT键合线老化状态的在线分级评估。
基于位移电流的SiC器件一类短路快速检测方法
王振;王飞;郑梓杰;王俊;针对SiC功率器件短路耐受时间极短及传统检测方法速度慢、通用性差的问题，提出了一种基于位移电流的一类短路快速检测方法。利用正常导通与一类短路时漏源电压变化率(dV/dt)差异，由耦合电容感应幅值不同的位移电流，经采样比较实现亚微秒级识别。实验结果表明，正常导通时采样电阻电压峰值为-3.4 V，比较器输出高电平；短路时为-2.2 V，输出低电平，栅压上升约200 ns内即完成判别。该方法电路简单、不受消隐时间限制，适用于不同封装的SiC器件，可大幅提升短路检测速度，满足高压大功率快速可靠保护需求。
ALD界面调控对p-GaN栅HEMT稳定性的影响
郑晨焱;艾治州;针对p-GaN栅HEMT的阈值电压(Vth)漂移、导通电阻(Ron)离散和栅极漏电问题，提出了原子层沉积(ALD)SiNₓ界面层+低压化学气相沉积(LPCVD)SiNₓ帽层的复合钝化方法。分别制备了厚度为40/50/60 nm(5 nm ALD界面层+35/45/55 nm LPCVD帽层)复合钝化层和仅有50 nm厚LPCVD钝化层的器件，结合Vth、Ron、Vth漂移量(ΔVth)、Ron漂移量(ΔRon)和栅极漏电流(IGSS)测试，区分界面层效应与帽层厚度效应。结果表明，50 nm复合钝化层器件表现最优；与50 nm厚LPCVD钝化层器件相比，其Vth和Ron基本不变，ΔVth、ΔRon和IGSS分别减小44.8%、20.9%和65.7%。超薄ALD界面层与LPCVD帽层的协同作用可在保持器件导通特性的同时提高器件的一致性和偏置稳定性，为p-GaN栅HEMT钝化提供解决方案。
基于EAI与ZrAcac协同修饰的高效钙钛矿太阳能电池
姬超;韩晓鹏;杨塬渊;邓钰林;胡欣倩;李帆;邢江涛;为解决反型钙钛矿太阳能电池薄膜缺陷多、光电转换效率(PCE)受限的问题，通过协同优化钙钛矿吸光层与电子传输层(ETL)来提升反型钙钛矿太阳能电池的性能。在钙钛矿层制备中，将乙基碘化胺(EAI)作为添加剂引入有机铵盐前驱体，有效调控了晶体生长，获得了晶粒尺寸增大、残余PbI2减少、表面更平整的高质量薄膜，显著减少了晶界缺陷与非辐射复合，延长了载流子寿命；采用(6，6)-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)与乙酰丙酮锆(ZrAcac)共混物作为ETL，该传输层具有更致密、均匀的形貌，改善了与钙钛矿层的界面接触，增强了电子提取与传输能力。基于此制备了氧化铟锡(ITO)/NiOx/钙钛矿/PCBM:ZrAcac/Au器件，其PCE从基准器件的19.58%提升至22.43%，主要归因于开路电压(从1.10 V升至1.15 V)和填充因子(从75.17%升至80.03%)的显著改善。
AlN HTCC基板与含氰碱性化学镀金液的适配性
王宁;吕璐阳;胡竹松;孙金;唐正生;陈华三;张国洋;为解决AlN高温共烧陶瓷（HTCC）基板在含氰碱性化学镀金过程中易水解腐蚀的问题，探究了相同pH值下含不同添加剂的镀液与基板的适配性。通过研究3种镀液配方及不同浸泡时间对基板失重率、抗折强度和表面粗糙度的影响，发现添加剂对腐蚀程度的影响显著。其中，添加苯并咪唑与DL-苹果酸的镀液与AlN HTCC基板适配性最佳，最佳浸泡时间应控制在0.5 h内，以兼顾镀层质量与基板性能。该配方腐蚀性最弱，浸泡0.5 h后平均失重率仅为0.37%，抗折强度最高，表面粗糙度变化最小。研究结果表明，苯并咪唑与DL-苹果酸的协同作用是抑制AlN水解、降低腐蚀的关键，为优化AlN HTCC基板化学镀金工艺提供了有效方案。
面向21世纪的嵌入式系统
吕京建,肖海桥根据应用领域，对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的新定义，总结了嵌入式系统工业及其开发的特点，概括了嵌入式处理器的发展及现状。木文对实时多任务操作系统（ＲＴＯＳ）及其与嵌入式开发的关系进行了详细讨论，提出了当前中国嵌入式系统应用行业面临的挑战以及建立嵌入式应用产业化的设想。
四探针技术测量薄层电阻的原理及应用
刘新福,孙以材,刘东升对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述,重点分析了常规直线四探针法、改进范德堡法和斜置式方形Rymaszewski 法的测试原理,并应用斜置式Rymaszewski 法研制成新型的四探针测试仪,利用该仪器对样品进行了微区(300μm×300μm)薄层电阻测量,做出了样品的电阻率等值线图,为提高晶锭的质量提供了重要参考。
Avalon总线与SOPC系统架构实例
徐宁仪,周祖成介绍了可编程系统集成(SOPC)的基本概念和Avalon总线,着重描述了Avalon总线的内容和操作,利用SOPC Builder搭建了一个SOPC的实例,在Altera的Excalibur Nios开发板上进行了仿真验证。
DSP技术的最新发展及其应用现状
魏晓云,陈杰,曾云概述了数字信号处理(DSP)技术的发展过程,分析比较了DSP处理器与通用微处理器(GPP)的异同;介绍了DSP的最新发展和应用现状;对数字信号处理技术的发展前景和趋势作了预测。
IGBT技术发展综述
叶立剑;邹勉;杨小慧;绝缘栅双极晶体管(IGBT)自问世以来,在结构设计、加工工艺和应用开发等方面得到了很大的发展。概述了IGBT的一般结构和发展历史,着重介绍了近年来几个专利技术中IGBT结构设计和制造方面的新进展。特别是宽禁带半导体材料SiC的异军突起,为IGBT技术开辟了一个新的发展空间。
半导体材料研究的新进展
王占国首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析,进而介绍几种重要半导体材料如,硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后,提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,Ga)Se2、CuIn(Se,S)等以及发展迅速的有机半导体材料等。
具有优异发光性能的钙钛矿量子点研究进展
刘翔凯;李泽华;张发焕;皮孝东;在种类繁多的量子点中,基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能,如发光效率高和发光谱线窄,受到了人们极大的关注。有机-无机杂化的CH_3NH_3PbX3(X=Cl,Br,I)和全无机的CsPbX3(X=Cl,Br,I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。详细介绍了近几年国内外有关CH_3NH_3PbX3(X=Cl,Br,I)和CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的研究进展,着重分析了这些钙钛矿量子点的合成方法、结构特点及优异的发光性能。概述了基于以上两种钙钛矿材料的发光二极管(LED)的研究进展。最后,对钙钛矿量子点存在的不足进行了分析,认为经过不断地完善,钙钛矿量子点有可能成为下一代光电器件的核心材料。
四探针技术测量薄层电阻的原理及应用
刘新福,孙以材,刘东升对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述,重点分析了常规直线四探针法、改进范德堡法和斜置式方形Rymaszewski 法的测试原理,并应用斜置式Rymaszewski 法研制成新型的四探针测试仪,利用该仪器对样品进行了微区(300μm×300μm)薄层电阻测量,做出了样品的电阻率等值线图,为提高晶锭的质量提供了重要参考。
中国集成电路设计产业的发展趋势
于宗光;黄伟;分析了集成电路技术发展趋势及面临的挑战,介绍了2013年全球半导体产业和集成电路设计产业的基本情况、全球设计产业销售占集成电路销售的比重及全球前十大半导体IP供应商情况。深入分析了2013年我国集成电路产业现状,重点分析了集成电路设计产业发展面临的问题,比较了近10年我国集成电路产业在全球比重及我国集成电路产业结构的变化。全面分析了国家一系列鼓励集成电路产业发展政策,讨论了今后集成电路设计产业的发展重点领域。
DSP技术的最新发展及其应用现状
魏晓云,陈杰,曾云概述了数字信号处理(DSP)技术的发展过程,分析比较了DSP处理器与通用微处理器(GPP)的异同;介绍了DSP的最新发展和应用现状;对数字信号处理技术的发展前景和趋势作了预测。