在摩尔定律的影响下，半导体制造的线宽尺寸逐步到达极限。当前28 nm及以下工艺制程中，多晶硅栅极刻蚀普遍采用双层联动的硬掩模刻蚀加多晶硅刻蚀的方法，可以实现关键尺寸的有效控制，但同时也增加了颗粒缺陷的发生率。针对多晶硅硬掩模刻蚀（Polysilicon Hard Mask Etch, P1HM-ET）过程中出现的棒状颗粒缺陷，分析了缺陷的来源和形成机理。通过精准调控刻蚀结束后静电卡盘（Electrostatic-Chuck, ESC）对晶圆的释放时间和自身电荷的释放时间来加强刻蚀腔体内颗粒的清除和减小晶背静电吸附作用。结果显示，当晶圆释放时间增加2 s，ESC电荷释放时间增加6 s后，减少了约80%的棒状颗粒缺陷。通过调控相关联的工艺参数来减少缺陷，可以有效减少消耗性零件的使用，从而降低生产成本。
28 nm工艺 多晶硅硬掩模刻蚀 棒状颗粒 28 nm process polysilicon hard mask etch stick particle
1 四川轻化工大学机械工程学院, 自贡 643000
2 四川省华夏阀门有限公司, 自贡 643000
改良西门子法是多晶硅生产的主要方法, 而多晶硅还原炉是多晶硅制备的主要设备。针对传统多晶硅还原炉的流场、温度场和辐射场不均匀导致生产的多晶硅尺寸不规则的问题, 本文对还原炉的炉顶封头结构、出气口位置布局和硅棒底盘布局进行优化设计。利用Fluent软件Do辐射模块对多晶硅还原炉进行气-固辐射仿真分析, 对比优化前后的流场、温度场和辐射场的云图、流线图等, 结果表明: 上出气口排气设计能够有效提高炉内气体流动速度, 减少炉内气体回流, 增加气体流动均匀性, 有效解决炉内顶部产生的温度死区, 平衡炉内上下温度差; 椭圆形顶部封头优化了还原炉整体空间, 降低设计成本, 有效抑制圆形封头中气体旋涡的产生, 增加炉内气体流动均匀性; 采用平行圆周对称式硅棒增加整体辐射量, 优化了传统还原炉中外圈硅棒与中心硅棒辐射不均匀现象, 有效防止了不规则硅棒的产生, 提高了多晶硅的产量, 为多晶硅还原炉的结构设计提供一个新的方案。
多晶硅还原炉 Do辐射模块 结构设计 出气口布局 炉顶封头 硅棒底盘布局 polycrystalline silicon reduction furnace Do radiation module structural design air outlet layout furnace top sealing head silicon rod chassis layout
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安 710100
本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素，研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时，钝化效果最佳；多晶硅层厚度120 nm时Voc达到最高值；多晶硅层厚度在90 nm时Eff最高。当P掺杂量为3.0×1015 cm-2时可获得较高的Voc，原因是随着P掺杂量的增加，多晶硅层场钝化效果提高。
TOPCon电池 隧穿氧化层 多晶硅层 钝化 掺杂 TOPCon cell LPCVD LPCVD tunnel oxide layer polycrystalline silicon layer passivation doping
1 青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司,西安 710100
2 西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048
多晶硅氧化物(POLO)结构是在晶硅表面依次生长一层极薄的界面氧化层与多晶硅层所形成的钝化接触结构。基于POLO结构的钝化接触技术不仅能够获得优异的表面钝化特性,而且避免了金属与晶硅表面的直接接触,极大地降低了金属与晶硅表面的接触复合。目前应用POLO钝化接触结构制作的小面积晶硅太阳能电池转换效率高达26.1%,制作的大面积晶硅太阳能电池产业化效率已经超过24.5%。同时POLO钝化接触技术应用于晶硅电池的制作可以承受高温工艺,兼容现有的晶硅电池产业化设备,是未来极具产业化潜力的钝化接触技术方案。本文主要综述了POLO钝化接触结构中载流子的传输机理及相应的量化参数表征方法; 对比了POLO结构制备中界面氧化层生长、多晶硅层的沉积、掺杂及氢化处理的方法; 总结了多晶硅层的寄生吸收效应、晶硅表面形貌结构、掺杂浓度分布对POLO结构钝化接触特性的影响; 简述了POLO钝化接触技术的研究进展及当前POLO电池制作面临的技术难点。
钝化接触 载流子选择性接触 多晶硅氧化物(POLO) POLO结构 多晶硅 晶硅电池 passivation contact carrier selective contact poly-Si on oxide(POLO) POLO sturcture poly-Si crystalline silicon cell
介绍了多晶硅电阻非线性度对信号链整体电路性能的影响, 分析了多晶硅电阻非线性产生的原因。提出了衬底电位补偿和组合多晶补偿两种非线性补偿设计方法。采用仿真和测试, 对比了未经补偿、新补偿方法的12位D/A转换器的性能。结果表明, 经过多晶硅电阻补偿和非线性补偿后的D/A转换器达到了更优的线性度。
多晶硅电阻 非线性补偿 自热效应 D/A转换器 polysilicon resistor nonlinear compensation self-heating effect D/A converter
1 西安电子科技大学微电子学院，宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，西安 710071
2 青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安 710000
本文对70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺、钝化性能及光伏特性进行了研究。确定了70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺，研究表明当离子注入剂量为3.2×1015 cm-3，在855 ℃退火20 min时，70 nm超薄多晶硅的钝化性能可以达到与常规120 nm多晶硅相当的水平，且70 nm多晶硅的表面掺杂浓度达到5.6×1020 atoms/cm3，远高于120 nm掺杂多晶硅的表面掺杂浓度(2.5×1020 atoms/cm3)。基于70 nm超薄多晶硅厚度减薄和高表面浓度掺杂的特点，较低的寄生吸收和强场钝化效应使得在大尺寸(6英寸)直拉单晶硅片上加工的N型TOPCon太阳能电池的光电转换效率得到明显提升，主要电性能参数表现为: 电流Isc升高20 mA，串联电阻Rs降低，填充因子FF增加0.3%，光电转换效率升高0.13%。
TOPCon太阳能电池 多晶硅 掺杂 离子注入 钝化接触 寄生吸收 光电转换效率 TOPCon solar cell poly-silicon doping ion implantation passivation contact parasitic absorption photoelectric conversion efficiency
中国电子科技集团公司 第二十四研究所， 重庆 400060
多晶硅熔丝是一种单次可编程(OTP)的非易失存储单元，常用于集成电路的修调，确保电路在PVT下性能稳定。对传统熔丝修调电路进行了改进，设计了一种常规修调电压下高可靠的硅化物多晶熔丝修调电路。该电路具有功耗低、易扩展和复用性强等优点。基于0.25 μm CMOS工艺流片测试，该电路在3.3 V电压下实现了14位DAC高31位温度计码恒流源的修调。
熔丝修调 硅化物多晶硅 匹配设计 fuse trimming silicided polysilicon matching design
1 1.大连理工大学 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
2 2.大连理工大学 材料科学与工程学院, 大连 116024
在多晶硅太阳能电池的生产过程中, 金刚线切割技术(Diamond wire sawn, DWS)具有切割速度快、精度高、原材料损耗少等优点, 受到了广泛关注。金刚线切割多晶硅表面形成的损伤层较浅, 与传统的酸腐蚀制绒技术无法匹配, 金属催化化学腐蚀法应运而生。金属催化化学腐蚀法制绒具有操作简单、结构可控且易形成高深宽比的绒面等优点, 具有广阔的应用前景。本文总结了不同类型的金属催化剂在制绒过程中的腐蚀机理及其形成的绒面结构, 深入分析和讨论了具有代表性的银、铜的单一及复合催化腐蚀过程及绒面结构和电池片性能。最后对金刚线切割多晶硅片表面的金属催化化学腐蚀法存在的问题进行了分析, 并展望了未来的研究方向。
金刚线切割 多晶硅 金属催化化学腐蚀法 制绒 综述 diamond wire sawn cut multicrystalline silicon metal-catalyzed chemical etching texturization review
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海200240
2 江苏省知识产权局, 江苏 南京210036
低温多晶硅-氧化物半导体混合集成 (Low temperature polycrystalline silicon and oxide, LTPO)的薄膜晶体管(thin-film transistor, TFT)背板技术融合了低温多晶硅和氧化物半导体TFT两者的优势, 为低功耗、高性能显示以及功能化集成提供了新的发展机遇, 获得了产业界和学术界的广泛关注。本文系统地总结和分析了LTPO相关技术与应用的研究进展以及面临的技术挑战。首先, 讨论了分别针对液晶显示(Liquid crystal display, LCD)和有机发光二极管(Organic light emitting diode, OLED)显示的LTPO背板的集成方式, 进一步总结分析了实现LTPO集成的器件结构和工艺挑战。此外, 针对有源矩阵OLED显示, 分析了LTPO技术用于设计兼容低帧率和高帧率驱动、具有内部补偿功能的像素电路的优势, 以及在超低帧率(如1 Hz)驱动情况下, TFT器件稳定性带来的影响和相关的补偿驱动方法。最后, 对LTPO技术进一步发展的可能趋势进行了展望 。
薄膜晶体管 低温多晶硅 氧化物半导体 有源矩阵有机发光二极管 液晶显示 低功耗 thin-film transistor(TFT) low temperature polycrystalline silicon oxide semiconductor LTPO AMOLED LCD low power
1 新疆大学 机械工程学院， 乌鲁木齐830047
2 温州大学 机电工程学院， 浙江温州35035
为了减小多晶硅表面入射光的反射率，提高太阳能电池的光电效率，利用紫外纳秒激光器在多晶硅表面制备不同深度、不同间距的微凹坑点阵绒面，研究织构形貌对反射率及光电转换效率的影响。通过激光频率的改变实现微凹坑深度的变化，通过微凹坑排布方式的改变实现微凹坑间距的变化；使用光纤光谱仪测量多晶硅表面反射率并通过激光共聚焦显微镜观察微凹坑形貌；在PC1D软件中建立多晶硅入射光反射模型并模拟不同点阵间距下的多晶硅短路电流和开路电压，计算光电转换效率和填充因子。研究表明，不同频率（300 kHz、200 kHz、150 kHz、50 kHz）和点阵排布方式（300×300、310×310、350×350、400×400）对多晶硅表面的反射率和光电转换效率影响显著，随着频率增大，多晶硅试样反射率先减小后增加最后保持稳定；随着点阵排布密集程度增加，多晶硅试样光电转换效率逐渐提高。实验结果显示当激光频率为150 kHz，点阵分布为400×400时，多晶硅表面微凹坑成型较好，表面平均反射率为3.32%，多晶硅电池的效率为18.80%，相较于未制绒多晶硅电池提高25.9%。
表面织构 脉冲激光 反射率 多晶硅 光生伏特效应 Surface texture Pulsed laser Reflectivity Polysilicon Photovoltaic effect
