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太阳电池金属化技术的研究进展
刘汪利;张旭;陈志军;原帅;李家栋;戴建方;光伏发电是我国“双碳”目标实现的核心技术支撑。在新一代n型拓展型背接触(XBC)太阳电池中，异质结与隧穿氧化层钝化背接触(HTBC)技术成为突破28%光电转换效率(PCE)阈值的重要方向。其中，金属化技术是实现高效率与低成本的关键。综述了HTBC太阳电池金属化的研究进展，梳理了背接触与金属化的协同发展历程；分析了银金属化、铜金属化等材料创新和电极结构优化，以及激光诱导结晶、丝网印刷、激光电镀等工艺突破，进而探讨产业化面临的瓶颈与推进路径。目前，HTBC太阳电池已在材料、结构与工艺方面形成较为完整的设计体系，实验室最高PCE达27.81%,未来需聚焦技术兼容性与规模化生产，以加速实现工业化量产。
哌嗪衍生物界面修饰提升钙钛矿太阳能电池的性能
杨雨帆;杨继雄;蒋君;袁宁一;针对钙钛矿太阳能电池(PSC)的界面缺陷问题，界面修饰是优化器件性能的关键手段。为提升PSC的光伏性能与长期稳定性，选取1-苯基哌嗪盐酸盐(1-Ben)作为钝化材料，通过旋涂工艺将其引入钙钛矿层顶部以构建界面修饰层，并研究其对n-i-p结构PSC性能的影响。结合原子力显微镜、荧光光谱及紫外光电子能谱等表征手段，对界面修饰的作用机制进行了分析。借助1-Ben的界面修饰作用，钙钛矿薄膜的表面缺陷得以修复，薄膜微观形貌显著改善，阻断了载流子在界面的非辐射复合；修饰优化后的能级排布进一步加快了空穴的提取与传输。引入1-Ben修饰后，PSC的光电转换效率(PCE)由22.81%提升至23.32%。环境稳定性测试结果证实，经1-Ben修饰后的器件具备更优异的效率保持能力。
QST衬底AlN/GaN超晶格缓冲层循环数对GaN外延层生长的影响
张一镝;房玉龙;王波;韩颖;高楠;于根源;为优化厚GaN外延的缓冲层结构设计，研究了AlN/GaN超晶格缓冲层循环数对Qromis衬底技术(QST)衬底上GaN外延层性能的影响规律与内在机理。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在6英寸(1英寸=2.54 cm)QST衬底上生长了高晶体质量GaN外延层(12μm),研究了QST衬底上AlN/GaN超晶格缓冲层循环数(5、12、15)对GaN外延层生长的影响。结果表明，GaN晶体质量随超晶格缓冲层循环数的增加先提高再降低，原因可能归结为超晶格界面对位错的阻挡作用与超晶格内部应力积累所诱生的位错共同决定了GaN外延层的质量，缓冲层循环数为12时其螺位错和刃位错密度分别为1.37×108 cm-2和5.44×108 cm-2,均方根表面粗糙度为0.21 nm。本文结果为制备高压、大功率GaN器件奠定了材料基础。
一种基于I/O复用技术电压校准的温度传感器
袁浩森;李文昌;刘剑;张天一;危林峰;针对高精度温度传感器传统热校准技术依赖温箱、效率低的问题，设计了一款基于输入/输出(I/O)复用技术实现电压校准的温度传感器。该温度传感器采用I/O复用技术，在不引入额外测试引脚的情况下向片外电压表输出2个三极管的基极-发射极电压差ΔVBE,通过ΔVBE与温度的相关性，无需参考铂电阻测温，间接获得校准点的参考温度。根据此参考温度对芯片内基准电压的偏差进行校正。芯片采用0.35μm CMOS工艺设计，仿真结果表明ΔVBE对应的参考温度误差在±0.15℃内。测试结果表明，在无需温箱提供稳定外部温度环境条件下，电压校准后温度传感器芯片在-55～125℃温度范围内测温精度优于±0.8℃,且校准时间从数小时缩短至数秒，大幅提高了校准效率。
一种用于新能源变流器同步整流的时序自适应修正装置
石学雷;为解决新能源变流器中功率器件参数离散性引发的同步整流时序偏差以及节能与可靠性难以协同提升的问题，提出一种时序自适应修正装置。设计了4组独立可切换的时序修正模块以补偿各类时序偏差，集成高精度电阻调节阵列实现纳秒级调控，从而实现时序偏差检测、偏差类型判定、修正模块投切及精度调节单元调度。以40 kW、145 kHz电感-电感-电容(LLC)谐振变换器进行器件验证，结果表明：时序偏差控制在69 ns阈值内，轻载效率提高0.82%,满载效率提高0.34%,最大节省功率136 W;环境温度25℃下，功率器件结温由78.7℃降至67.7℃,寿命预计延长2.91倍。该方案拓扑适配性强，可应用于电力电子设备低碳化工程。
基于轻量增强RT-DETR的芯片表面缺陷检测算法
金胜;黄海龙;张林;谢丁桐;针对芯片表面缺陷目标尺寸小、形态差异大、数量不均衡导致的漏检、误检问题，提出一种基于轻量增强实时检测Transformer（RT-DETR）的芯片表面缺陷检测算法。引入小波变换卷积（WTConv）重构主干网络，通过空间域与频域联合建模，在减小参数量（Params）的同时增强网络对高频边缘特征的建模能力；设计基于高效剪枝门控选择（EPGO）的特征交互模块，通过动态门控与稀疏注意力策略筛选关键区域，抑制噪声干扰并强化小目标缺陷的关注度；融合软最近邻插值（SNI）与增强型分组混洗卷积（GSConvE）模块构建软对齐分组混洗增强特征金字塔网络（SGFPN），提高跨尺度特征融合模块（CCFM）质量。实验结果表明，改进后算法的精确率（P）、召回率（R）、平均精度均值mAP@0.5和mAP@0.5～0.95较原RT-DETR分别提高了8.20%、2.19%、3.27%和3.03%；Params和十亿次的浮点运算（GFLOPs）分别减小了31.6%和26.1%。
基于原子层沉积制备的高稳定性In2O3室温NO2气体传感器
赵欣;李济甫;半导体传感器在NO2气体检测领域具有高灵敏度、小型化与易于集成等优点，但目前主流半导体传感器仍需加热以保证稳定性，且敏感材料的制备工艺繁杂，批次间一致性难以保证。因此，采用精准调控的原子层沉积(ALD)工艺制备了高稳定性In2O3室温气体传感器，并通过形貌和X射线光电子能谱仪(XPS)元素结构表征证实所制备的In2O3气敏薄膜具有高表面质量和3.9%的表面化学吸附氧含量。NO2检测结果表明，ALD工艺制备的In2O3传感器对NO2气体具备高检测稳定性与批次间一致性，检测下限低至体积分数3.87×10-9，并构建了耗尽层势垒模型以分析气敏机理。该In2O3传感器具备高可重复性与优异的长期稳定性，为实际检测提供了可靠保障。
SiO2/多晶Si TOPCon太阳电池研究及产业化进展
宋登元;李灵芝;章康平;季益民;李家栋;胥星星;SiO2/多晶Si隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池凭借优异的界面钝化特性，兼具高光电转换效率与低成本量产优势，已成为产业化n型高效晶硅太阳电池市场占比最高的技术路线。系统综述了SiO2/多晶Si钝化接触技术的发展，追溯了其技术起源过程，梳理了从早期钝化机理探索到实验室太阳电池结构形成的演变及其效率提升的技术路径，阐述了TOPCon概念的提出与核心理论体系的建立过程，总结了不同改进型TOPCon太阳电池结构，重点分析了TOPCon技术在我国的产业化发展进程，并深入阐释了SiO2/多晶Si界面结构、载流子传输机理、氧化层针孔类型及钝化针孔的概念。
一种新型15～20 kV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进行理论设计评估。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%。
基于CAC-FT-Transformer的3D-SIC自适应测试项选择方法
陈田;史凯歌;刘军;袁晓辉;高飞扬;鲁钊;针对三维堆叠集成电路（3D-SIC）量产测试存在硬件成本高及探针损伤风险的问题，提出了一种低成本自适应测试项选择方法。为弥补领域数据短缺，该方法构建了多维综合数据集，涵盖晶粒电气参数与重布线层（RDL）-硅通孔（TSV）互连结构的散射（S）参数扫频数据。采用最小冗余最大相关性（mRMR）算法结合反向剔除策略筛选出最优测试项子集，将关键测试项前置以实现早期故障拦截；随后，设计了类别感知对比学习的特征分词（CAC-FT）-Transformer模型进行高精度质量预测。实验结果表明，该模型成功缩减了22.7%的测试项，预测准确率高达99.77%，在确保高测试覆盖率的同时，有效降低了硬件测试开销，提高了3D-SIC量产测试的经济效益与物理可靠性。
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。