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(四)——振荡器、混频器与频率综合器
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Pd修饰SnO2的三乙胺气体传感器
王振宇;丁海珍;王渝鑫;郭子政;谭烁君;赵静;采用溶剂热法和煅烧合成了金属有机框架(MOF)衍生Pd修饰的SnO2复合材料，以此为基础制作了纯SnO2和一系列Pd/SnO2气体传感器。使用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对样品进行表征，结果显示Pd的修饰使复合材料中氧空位含量有所增加，而复合材料的晶相结构及形貌未发生显著变化。气敏测试结果表明，Pd/SnO_2-0.2%传感器在160℃下对50×10-6体积分数的三乙胺(TEA)的响应为700,并且可以快速响应(3 s),同时具有良好的选择性和较低的检测限(1×10-6),其优异的气敏性能归因于Pd的催化作用和溢出效应。本研究结果可为高性能TEA气体传感器研究提供参考。
一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构
谭会生;刘帅;戴小平;为了提升SiC MOSFET的综合性能，提出了一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构，并进行了工艺仿真和器件特性仿真。新结构的阶梯栅极既能通过多导通沟道机制和扩宽p阱间距来减小比导通电阻，又能通过上、下方的p阱来缓解器件正向阻断时在栅氧拐角聚集的高电场；同时其分离栅结构和栅极下方的p阱能有效减小栅漏电容，削弱密勒效应，进而减小器件的开关延迟和损耗。仿真结果表明，相比平面栅SiC MOSFET和双沟槽SiC MOSFET,新型器件的巴利加优值(BFOM)分别提升了9.89%和19.60%,栅氧电场强度分别降低了37.69%和38.79%,栅漏电容分别降低了44.6%和66%,栅漏电荷分别降低了28.8%和66.7%,栅极电荷分别降低了7.7%和29.4%,其具有较好的综合性能。
反向导通电流对GaN HEMT动态导通电阻漂移的影响
孙凯;动态导通电阻(RON)会导致GaN HEMT额外的导通损耗，进而影响电力电子变换器的效率和热管理。探究了不同工作模式下反向导通电流对GaN HEMT RON漂移的影响。设计了基于全桥电路的测试方法，能够灵活调节器件的工作模式。实验发现反向导通工作模式对GaN HEMT RON漂移有积极影响。在无反向导通的软开关、硬开关和反向导通后软开关模式下，其RON分别为374、394和365 mΩ,表明反向导通后软开关模式能使器件的RON显著减小；当反向导通电流从1 A增大到4 A时，RON从365 mΩ进一步减小到342 mΩ。此外，基于理论分析及TCAD仿真，对该现象进行了机理分析。本研究为GaN功率器件在实际应用中的设计和性能优化提供了新思路。
NbOCl2/MoS2异质结的紫外光学各向异性及偏振光电探测
陈水龙;肖文;张晨;王飞跃;别亚青;构建了NbOCl2/MoS2异质结，研究了其在紫外(UV)波段的各向异性光学响应与偏振光电探测特性。实验结果显示，10 nm厚的NbOCl2薄层即可与SiO2/Si衬底形成各向异性Fabry-Pérot腔，增强MoS2在拉曼、二次谐波产生(SHG)和光致发光(PL)中的偏振依赖信号。在异质结构中，MoS2的偏振拉曼与PL信号呈现角度依赖的周期性变化，二次谐波响应表现出从三重旋转对称性向双重对称性的过渡。偏振光电流测试进一步验证了该异质结构在紫外偏振光激发下的强各向异性响应。该研究拓展了NbOCl2在紫外各向异性光电探测中的应用前景，并为高性能低维偏振光电器件提供了新的材料体系与结构设计思路。
基于层次化自适应增强的芯片表面缺陷检测算法HAE-YOLO
李长江;邓剑勋;蒲俊宇;孙宏森;刘凯;靳清清;余先伦;针对半导体芯片表面缺陷检测中存在的微小缺陷识别困难、缺陷特征复杂多样等挑战，提出了一种基于YOLOv8改进的层次化自适应增强的芯片表面缺陷检测算法HAE-YOLO。采用渐进式通道感知C2f特征金字塔通道注意力（C2f＿PCA）特征提取模块融合视觉混合器与卷积门控线性单元，借助层次化状态空间动态机制增强微小缺陷的特征表征能力；构建多路径自适应特征融合网络（MPAFFN），提升对不同类型缺陷的自适应能力；引入跨层特征对齐模块（CFAB）实现了骨干（Backbone）网络与颈部（Neck）网络的高效桥接及跨层级特征语义的对齐。实验结果表明，相较于基准模型，HAE-YOLO算法的平均精度均值（mAP@0.5）提高了4.6%，mAP@0.5～0.95提高了5.2%，同时参数量（Params）减少了29%，计算量（GFLOPs）减少了0.5。该算法可为晶圆生产线芯片表面缺陷实时检测提供高效的解决方案，对减少缺陷芯片流入后续工序、提高制备良率具有重要意义。
快速一步液相沉积法制备的高性能单晶CsPbBr3光电探测器
苏志城;云文磊;黄子林;陈琴棋;郭喜涛;金属卤化物钙钛矿具有优异的光电特性，然而，通过溶液技术制备钙钛矿光电探测器仍存在工艺繁琐且耗时的问题。通过快速一步液相沉积法，在叉指金电极上直接合成大尺寸的CsPbBr3微米片，并构建了基于单晶钙钛矿的光电探测器。所合成的CsPbBr3微米片具有光滑的表面、优异的结晶性以及极低的缺陷密度(4.58×1011 cm-3)。得益于这些优势，该CsPbBr3微米片光电探测器在447 nm波长光照下综合性能优异，显示出1.72 A/W的高响应度、8.2×1011 Jones的大比探测率和超快的响应速度(上升/下降时间为95.7 μs/73.6 μs)。本研究为高质量CsPbBr3的制备及其高性能光电器件的集成提供了简单、快速的途径。
外部参数对汽车点火IGBT自钳位感性开关能力的影响
柯俊吉;王浩;钟圣荣;研究了直流母线电压、栅极驱动电压、外部栅极驱动电阻、负载电感及初始结温对汽车点火IGBT自钳位感性开关（SCIS）极限能力的影响。通过分析点火IGBT的工作原理，并结合工作波形分析和开关过程理论推导，建立了点火IGBT结温温升与外部参数的数学关系。搭建了点火IGBT的SCIS测试平台。测试结果表明：直流母线电压越高、负载电感越小、器件初始结温越高，点火IGBT的SCIS极限能力越低；栅极驱动电压越高、外部栅极驱动电阻越大，点火IGBT的SCIS极限能力越高。该研究结果可为汽车点火IGBT的应用提供参考。
基于任务剖面的汽车IGBT模块系统焊层可靠性标准研究
罗哲雄;周望君;陈杰;任亚东;肖强;当前行业对于IGBT可靠性指标的定义主要通过客户输入或竞品对标，未对产品的实际应用需求进行精确识别与匹配。以Pin-Fin结构的汽车IGBT模块为研究载体，开发了一种预埋传感器实测与三维有限元仿真相结合的系统焊层温度标定技术，提出一种基于应用任务剖面和动态冷却分钟级功率循环（PCmin）试验方法的系统焊层寿命建模与可靠性标准计算方法。深入解读应用工况与中国轻型汽车行驶工况（CLTC）标准任务剖面，并将其准确分解到热疲劳应力维度，建立从任务剖面到产品PCmin单体试验标准的映射关系。该方法适用于以蠕变为主要退化机理的互连界面的温度循环标准研究，可推广到轨道交通、工业新能源等应用领域中。
120 kW 6 000 A超大容量压接型IGBT功率循环测试技术及设备研制
孙鸿禹;熊圳;邓二平;刘昊;常坤;潘茂杨;黄永章;随着柔性高压直流（HVDC）输电技术的发展，压接型绝缘栅双极型晶体管（IGBT）（PP-IGBT）器件的容量不断增加，对其测试设备提出了更高的要求。为满足超大容量PP-IGBT器件的测试需求，研制了一款融合校准测试、功率循环测试、长期通流测试与瞬态热阻抗测试功能的120 kW 6 000 A超大容量PP-IGBT器件测试设备。该设备包含3条测试支路与1条辅助支路，可实现最多12个器件的并行功率循环测试，具有极高的测试效率。基于此设备展开了系统性的测试验证：测试夹具可适配多种尺寸的被测器件，且可实现均匀的压力分布；数据采集模块具有极低的测量波动和测量延迟，可以保障采样数据的准确性。测试结果充分验证了该设备的测试功能和可靠性。
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。
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CH3NH3PbX3(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CH3NH3PbX3(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。