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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RF CMOS、BiCMOS的新进展(五)——移相器、RF开关、集成无源元件和相控阵(续)
李永;赵正平;当今信息社会已进入通用人工智能时代，大数据呈指数规律增长，不但要求数据处理速度高速增长，同时也要求数据的传输带宽更宽，推动数据载波的频率向射频(RF)的高端发展。Si基RF CMOS和RF BiCMOS集成电路(IC)具有体积小、功耗低、易于集成等优点，相应呈现高速发展的态势。综述了Si基RF CMOS和RF BiCMOS的最新进展和发展态势，主要包括低噪声放大器与接收前端，射频-直流整流器与射频能量收集器，功率放大器、RF信号放大器与发射机，振荡器、混频器与频率综合器，移相器、开关、集成无源元件和相控阵，RF专用集成电路(ASIC)和微系统集成等七个RF IC发展的主要方面，凝练了各类RF IC的发展趋势和关键技术创新点。
基于SiO2衬底的超薄β-Ga_2O3 MOSFET特性
吴宗烜;赵旭;刘旭阳;陈春伶;陈海峰;基于超宽禁带β-Ga_2O3的MOSFET在功率驱动电路领域具有重要的应用潜力。研究了SiO2衬底上的超薄β-Ga_2O3 MOSFET的特性。通过采用不同工艺参数制备不同结构的MOSFET,研究薄膜厚度(60、120、180 nm)、退火温度(700、800、900℃)、源漏电极间距(30、35、40μm)、栅源电极间距(5、10、15μm)等关键工艺与结构参数对器件性能的影响。结果表明：薄膜厚度和退火温度显著影响器件的阈值电压，考虑阈值电压和饱和电流等因素，120 nm厚的薄膜制备的器件性能最好；受亚阈值摆幅及阈值电压的限制，退火温度为900℃时器件性能最优；源漏和栅源电极间距直接调制器件的导通电阻与饱和电流，源漏电极间距为35μm和栅源电极间距为10μm的器件综合性能最佳。本研究为β-Ga_2O3基MOSFET的发展提供了参考。
一种高功率638nm红光半导体激光器
黄建华;孙玉润;朱鲁江;于淑珍;张瑞英;董建荣;研制了一种80μm脊宽的双脊波导AlGaInP/GaAs高功率638 nm波长红光半导体激光器。为抑制宽条型激光器高功率工作的腔面光学灾变损伤，通过Zn杂质扩散诱导GaInP/AlGaInP量子阱混杂，在器件腔面构建了非吸收窗口(NAW)结构，有效提高了器件的输出功率。此外，结合干法刻蚀与湿法腐蚀工艺刻蚀脊条间隔离沟道，有效降低了脊侧壁损伤并获得较为陡直的侧壁形貌。制备了宽度520μm、腔长1 500μm的常规结构和NAW结构两类激光器，在脉冲电流下测试其输出特性。结果显示，室温下NAW结构激光器在3 A时最大输出功率达2.31 W,相较常规器件提升了近2倍。NAW结构激光器的特征温度为91 K,波长随电流和温度的漂移系数分别为2.08 nm/A和0.22 nm/K。
SiC功率器件工艺中非晶态碳膜的制备与表征
许存娥;钱迪;禅明;郑永健;王丹;非晶态碳(a-C)膜因高温稳定性及易于灰化等特性，在SiC功率器件制备的高温退火工艺中被用作表面保护层。分别利用丙烯(C_3H6)和乙炔(C_2H2)两种碳源作为前驱体，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备氢化非晶态碳(a-C∶H)膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线反射率(XRR)、卢瑟福背散射谱(RBS)及原子力显微镜(AFM)等手段分析了薄膜的微观结构、元素成分和物理性质。结果表明，这两种膜层结构均为无定形碳和纳米晶石墨的结合体，微观结构主要为氢化四面体非晶碳(ta-C∶H),其中sp3占比达70%,H原子数分数为17%～29%,密度为2.36～2.38 g/cm3,均可用作高温退火保护层。并对比了两种碳源制备的碳膜在沟槽填充方面的性能，结果表明C_2H2制备的碳膜具有明显优势，膜层填充的沟道侧壁和底部厚度可达顶部厚度的40%～50%。
基于AZ4620光刻胶的垂直掩膜工艺参数优化
李啟;梁庭;雷程;贾平岗;余建刚;姚宗;李嘉龙;针对光刻胶掩膜侧壁倾角不垂直导致压力传感器背腔刻蚀倾角偏差，进而影响传感器性能的问题，对光刻胶掩膜参数进行了探究，分析了匀胶转速、曝光剂量和后烘温度及时间等不同光刻参数对光刻胶掩膜侧壁倾角的影响。结果表明，采用以下光刻参数：AZ4620光刻胶，匀胶转速2 500 r/min, 110℃下前烘3 min,曝光剂量200 mJ/cm2,显影液AZ400K(AZ400K与去离子水体积比为1∶3),70℃下后烘10 min,可以得到侧壁倾角为90°的光刻胶掩膜，深刻蚀(390μm)后背腔倾角可以达到90.2°,为制备高性能压力传感器的关键刻蚀工艺提供了一种解决方案。
一种基于RISC-V的高能效CNN加速器
赵泽雨;刘俊锋;蒋见花;陈铖颖;陈黎明;针对边缘计算中对低功耗人工智能（AI）推理的迫切需求，提出一种基于RISC-V指令集的异构卷积神经网络(CNN)加速器。该设计采用深度耦合的软、硬件协同架构：在硬件层面，集成专用协处理器支持常规卷积、池化和全连接等核心运算，通过片上存储结构与寄存器链式转发机制有效降低访存延迟与功耗；在软件层面，扩展专用指令集，实现“指令驱动+数据流执行”的混合计算范式，提高主从处理器间的协同效率。系统基于PyTorch框架开展量化感知训练，以实现模型的高效部署，并完成从现场可编程门阵列(FPGA)验证到TSMC 40 nm芯片制备的全流程。测试结果表明，该加速器在核心面积仅增大8.59%的情况下，于30 MHz工作频率下计算效率提高94.7%，任务总能耗降低92.6%。
表面活性剂在集成电路互连CMP中的应用进展
王佳欢;高宝红;张馨心;牛新环;张冬妍;在集成电路（IC）互连化学机械抛光（CMP）中，表面缺陷会严重影响器件良率。表面活性剂作为CMP抛光液中的重要添加剂，能够显著改善抛光性能。介绍了表面活性剂及其复配体系在CMP中的重要作用，综述了其在抑制金属腐蚀、磨料分散、表面质量改善以及CMP后清洗中的应用进展，强调了表面活性剂复配体系在CMP中的优异性能，分析了单一表面活性剂的吸附机制与多种表面活性剂复配的协同作用机制。最后，展望了未来CMP中表面活性剂及其复配体系的研究与应用。
工艺参数对PEALD TaN导电薄膜的影响
乌李瑛;刘丹;张文昊;马玲;王英;程秀兰;针对超大规模集成电路中铜互连扩散阻挡层的应用需求，探讨了以有机钽源为前驱体、H2和Ar混合气体为反应等离子体的增强原子层沉积(PEALD)技术制备TaN导电薄膜的工艺。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等分析手段对薄膜结构进行表征，重点研究了沉积温度、H2与Ar体积流量比、等离子体脉冲时间等关键参数对TaNx薄膜沉积速率、电阻率、微观结构和表面形貌的影响。结果表明，在沉积温度为270 ℃、H2与Ar体积流量比为8:0、等离子体脉冲时间为12 s的优化条件下，可获得低电阻率(478.7 μΩ·cm)、高致密性且表面光滑(均方根粗糙度<0.3 nm)的纳米级导电立方TaN(c-TaN)薄膜，满足先进集成电路的技术要求。
基于物理引导神经网络的PMSM速度控制算法及其FPGA实现
谭会生;李焕斌;为提高复杂工况下永磁同步电机（PMSM）动态响应性能和控制算法的执行速度，设计了一个基于物理引导反向传播神经网络比例积分（PG-BPNN-PI）速度控制算法，并采用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）使用硬件在环仿真方法进行验证。将PMSM物理模型的信息嵌入BPNN的反向传播过程中构造新的损失函数，使其梯度更新部分符合电机物理规律，以提高收敛速度；通过Simulink对PG-BPNN-PI控制算法进行算法级仿真；使用并行和流水线FPGA结构设计技术对该控制算法进行优化，并封装为PG-BPNN-PI IP核，进行功能仿真；最后，结合Simulink与FPGA完成硬件在环仿真验证。结果表明，在PG-BPNN-PI控制策略下，控制系统在稳态和动态响应性能等方面均表现优异；在FPGA时钟频率100 MHz下，执行一次算法仅需0.46 μs。
宽带数字射频存储微系统的信号完整性设计
丁涛杰;王辂;杨兵;张景辉;数字射频存储（DRFM）微系统是解决电子设备小型化与高性能矛盾的重要载体，其高密度集成形态引发的信号完整性问题是制约微系统电学稳定性的主要因素。采用模块化的设计方法，结合晶圆级扇出、三维堆叠、塑封和陶封等多种集成工艺，实现了一款小型化的宽带数字射频存储微系统。同时，为解决数字射频链路的典型信号完整性问题，建立了一套完备的多维度多层级仿真分析方法，充分评估各区域传输网络的频域与时域表现。结果表明，设计在保证系统功能完备性的同时，数字信号满足通信协议的标准要求、射频链路回波损耗满足全频段小于-15 dB的应用要求，为系统的电学稳定性提供了充分保障。
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。
超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析
苏建修,康仁科,郭东明目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。
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。