国内的多晶硅企业有哪些？

司

名

称

地

区

产能

原

材

料

类

型

吨/2011

保利协鑫能源控股有限公司

江苏徐州

21000

改良西门子法

江苏顺大集团

江苏扬州

3000

改良西门子法

江苏特华新材料科技有限公司

江苏盐城

500

改良西门子法

连云港中彩科技有限公司

江苏连云港

300

改良西门子法

张家港市日晶科技有限公司

江苏张家港

500

改良西门子法

江西晶大半导体材料有限公司

江西南昌

100

改良西门子法

江西赛维LDK太阳能高科技有限公司

江西新余

6000

改良西门子法

江西通能硅材料有限公司

江西樟树

300

改良西门子法

江西景德半导体新材料有限公司

江西景德镇

1500

改良西门子法

朝歌日光新能源有限公司

河南鹤壁

300

改良西门子法

焦作煤业（集团）合晶科技有限责任公司

河南焦作

1800

改良西门子法

林州中升半导体硅材料有限公司

河南林州

300

改良西门子法

洛阳中硅高科技有限公司

河南洛阳

5000

改良西门子法

南阳迅天宇科技有限公司

河南方城

300

冶金法

宁夏银星多晶硅有限责任公司

宁夏吴忠

1200

冶金法

宁夏阳光硅业有限公司

宁夏石嘴山

1500

改良西门子法

陕西天宏硅材料有限公司

陕西咸阳

1250

改良西门子法

峨嵋半导体材料厂/峨嵋半导体材料研究所

四川峨眉

2200

改良西门子法

四川瑞能硅材料有限公司

四川眉山

3000

改良西门子法

乐山乐电天威硅业科技有限责任公司

四川乐山

3000

改良西门子法

四川新光硅业科技有限责任公司

四川乐山

1260

改良西门子法

四川永祥多晶硅有限公司

四川乐山

1000

改良西门子法

天威四川硅业有限责任公司

四川成都

3000

改良西门子法

雅安永旺硅业有限公司

四川雅安

800

改良西门子法

内蒙古神舟硅业有限责任公司

内蒙古呼和浩特

1500

改良西门子法

内蒙古盾安光伏科技有限公司

内蒙古巴彦淖尔

3000

改良西门子法

内蒙古鄂尔多斯多晶硅业有限公司

内蒙古鄂尔多斯

3000

改良西门子法

内蒙古锋威硅业有限责任公司

内蒙古阿拉善

1500

改良西门子法

山晟新能源有限责任公司

内蒙古包头

2000

冶金法

湖北晶星科技股份有限公司

湖北省随州

1500

改良西门子法

宜昌南玻硅材料有限公司

湖北省宜昌

2500

改良西门子法

武汉东立光伏电子有限公司

湖北武汉

1500

改良西门子法

亚洲硅业(青海)有限公司

青海西宁

3000

改良西门子法

黄河水电新能源分公司

青海西宁

1250

改良西门子法

重庆大全新能源有限公司(重庆赛林新能源)

重庆市

4300

改良西门子法

潞安高纯硅业科技发展有限公司

山西潞安

2500

改良西门子法

特变电工新疆硅业有限公司

新疆乌鲁木齐

3000

改良西门子法

济宁凯伦光伏材料有限公司

山东邹城

1000

冶金法

佳科太阳能硅(厦门)有限公司

福建厦门

1000

冶金法

桑杏硅业科技有限公司

福建龙岩

500

冶金法

南安市三晶硅品精制有限公司

福建南安

3000

冶金法

锦州新世纪石英玻璃有限公司

辽宁锦州

300

冶金法

蓝天开国有限公司(香港)

广东深圳

200

冶金法

浙江中宁硅业有限公司

浙江衢州

1500

硅烷法

六九硅业有限公司

河北保定

3000

硅烷法

福聚太阳能股份有限公司

台湾

5000

改良西门子法

山阳科技股份有限公司

台湾

3500

其他多晶硅生产工艺

黄 瑾, 洪灵愿, 刘宝林, 张保平

( 厦门大学物理系,福建厦门361005)

摘 要: 用Al InGaN 四元合金代替Al GaN 作为PIN 探测器的有源层,研制出Al InGaN

PIN 紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试。测

试结果表明,器件的正向开启电压约为1. 5 V ,反向击穿电压大于40 V 室温- 5 V 偏压下,暗电流

为33 pA ,350 nm 处峰值响应度为0. 163 A/ W ,量子效率为58 %。

关键词: Al InGaN/ GaN PIN 光电探测器紫外光电探测器

中图分类号: TN304 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 5868 (2008) 05 - 0669 - 04

Development on Al InGaN/ Ga N PIN Ultraviolet Photodetectors

HUAN GJ in , HON G Ling2yuan , L IU Bao2lin , ZHAN G Bao2ping

(Dept. of Physics , Xiamen University , Xiamen 361005 , CHN)

Abstract : Using Al InGaN instead of Al GaN as t he source film of a p hotodetector s , an

Al InGaN2based PIN UV p hotodetector was developed. It s device st ruct ure and fabrication

processing are int roduced in detail . Measurement result s show t hat it s t urn2on voltage is about

1. 5 V , and VBR >40 V under - 5 V bias voltage at room temperat ure , t he dark current is about

33 pA t he peak responsivity can reach 0. 163 A/ W at 350 nm , and t he quant um efficiency is

58 %.

Key words : Al InGaN/ GaN PIN p hotodetector ult raviolet p hotodetector

1 引言

GaN 基三元合金Al x Ga1 - x N 材料是波长范围

连续的直接带隙半导体,随材料Al 组分的变化其

带隙在3. 4～6. 2 V 连续变化,带隙变化对应波长范

围为200～365 nm ,覆盖了地球上大气臭氧层吸收

光谱区(230～280 nm) ,是制作太阳盲区紫外光探

测器的理想材料。Al GaN 基宽禁带半导体探测器

作为新一代紫外探测器[1 ] ,在军事和民用上都有重

要的应用,受到国内外的广泛重视。

目前,Al GaN/ GaN 材料和器件结构仍存在诸

多有待解决的问题: (1) 作为有源区的Al GaN 与作

为衬底的GaN 材料之间晶格失配,导致外延层位错

密度较高和紫外探测器的暗电流较大(2) p 型掺

杂Mg 的激活能很大,其激活率很低,p 型Al GaN

材料带隙宽、功函数高,空穴浓度低,从而难于获得

良好的金属与p 型半导体接触(欧姆接触) (3) 结构

的优化设计,例如减少表面光反射率,优化有源层厚

度,提高器件的量子效率,从而提高其光响应度等。

针对这些困难,我们提出了以下几个改进措施:

(1 ) 用晶格常数和禁带宽度可以独立变化的

Al InGaN 四元合金代替Al GaN 作为探测器的i 层

(2) 在p 型Al InGaN 材料上再生长一层p 型GaN

材料,用于提高与金属接触层的半导体的空穴浓度,

有利于形成良好的欧姆接触(3) 采用Ni/ Au 双层

作为p 电极,形成了良好的金属与半导体欧姆接触。

本文通过对Al InGaN/ GaN PIN 紫外光电探测器的

研究,详细介绍了其结构设计和制作工艺,以及其器

件的测试结果。

·669 ·

《半导体光电》2008 年10 月第29 卷第5 期黄 瑾等: Al InGaN/ GaN PIN 紫外光电探测器的研制

2 问题分析和解决方案

目前,紫外光电探测器一般采用Al GaN/ GaN

结构。随着Al GaN 中的Al 组分增加及响应波长的

减小,Al GaN 和GaN 之间的晶格失配变大,应力增

大,大大限制了Al GaN/ GaN 结构的器件性能,特别

是其暗电流和响应度。但是,Al InGaN 四元合金的

禁带宽度Eg 和晶格常数却可以独立变化,使我们

有可能调整禁带宽度到所需要的数值,同时保持较

低的位错密度,从而降低暗电流。图1 中的虚线代

表了晶格常数与GaN 一致的Al InGaN 的禁带宽度

的变化范围,如果用Al InGaN 四元合金做有源区,

就可以解决晶格失配所带来的问题。

四元合金Al x Iny GazN 晶格常数a 随组分的变

化关系可表示为[ 3 ]

aAl x In y Ga zN = xaAlN + yaInN + zaGaN (1)

式中, x + y + z = 1 。Al x Iny GazN 带隙随组分的变

化关系可表示为[ 4 ]

Q( x , y , z) = xy T12

1 - x + y

2 + yz T23

1 - y + z

2 +

xz T13

1 - x + z

2 / ( xy + yz + xz ) (2)

式中, Tij (α) =αB j + (1 - α) Bi + bijα(1 - α) , i , j =

1 ,2 ,3 分别代表AlN , InN ,GaN ,B 代表二元合金的

禁带宽度, b 代表三元合金的弯曲系数, b12 = - 5

b23 = - 4. 5 b13 = - 1 。

图1 纤锌矿结构的GaN 基材料的禁带宽度与晶格常数的

关系

如果aAl x In y Ga zN = aGaN , 即Al InGaN 与GaN 晶

格匹配。把表1 的各项参数带入式(1) ,得到x ∶y

= 4. 47 ∶1 。那么,与GaN 晶格匹配的Al InGaN 的

禁带宽度范围从3. 39 eV ( GaN ) 到4. 67 eV

(Al0. 817 In0. 183N) ,相应的波长从365 nm ( GaN) 到

266 nm (Al0. 817 In0. 183 N) 。这一波段正好处于日盲

区域,是紫外光探测器的理想探测波段。

表1 纤锌矿结构的GaN 基材料的禁带宽度和晶格常数[ 2]

参数GaN AlN InN

a/ nm 0. 318 9 0. 311 2 0. 353 3

c/ nm 0. 518 6 0. 498 2 0. 569 3

Eg / eV 3. 39 6. 20 1. 90

3 实验结果及分析

3. 1 样品结构生长及材料性能

本研究使用中国科学院半导体所用MOCVD

系统生长的Al InGaN 材料。样品A 是我们研制

PIN 型紫外光电探测器的总体结构。先在Al2 O3 衬

底上生长GaN 缓冲层, 再生长3 μm 掺Si 的n2

GaN , 然后是0. 2μm 的未掺杂的i2Al InGaN ,再生

长0. 2μm 的掺Mg 的p2Al InGaN ,最后生长0. 1

μm 的掺Mg 的p2GaN 作为欧姆接触层。为了研究

中间的未掺杂的Al InGaN 层和p 型Al InGaN 层的

性质,我们又分别生长了样品B 和样品C。样品B

是先在Al2 O3 衬底上生长GaN 缓冲层, 再生长3

μm 掺Si 的n2GaN , 最后生长0. 1μm 未掺杂的i2

Al InGaN。样品C 是先在Al2 O3 衬底上生长GaN

缓冲层, 再生长3μm 掺Si 的n2GaN , 最后生长0. 1

μm 掺Mg 的p2Al InGaN 。

分别对样品B ,C 做了X 光三晶衍射实验。图

2 (a) 、( b) 分别是样品B 和C 的X 光三晶衍射谱。

图2 (a) 中的34. 565°的峰是GaN (0002) 峰,34. 602°

的峰是Al InGaN (0002) 峰。图2 (b) 中的34. 565°的

峰是GaN ( 0002 ) 峰, 34. 583°的峰是Al InGaN

(0002) 峰。

由此,计算出样品B 和C 的晶格常数列于表2

中。从计算结果可以看出样品B 和样品C 中

Al InGaN 与GaN 晶格常数基本匹配。

(a) 样品B

·670 ·

SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS Vol. 29 No. 5 Oct. 2008

(b) 样品C

图2 样品的X光三晶衍射谱

表2 样品B和C的晶格常数

样品cGaN / nm cAl InGaN / nm

Δc

c GaN

/ %

B 0. 518 50 0. 518 00 0. 096

C 0. 518 50 0. 518 31 0. 037

为了分析Al InGaN 材料的组分,对样品进行

PL 谱测量。对比图3 (a) 、(b) 、(c) 得出,在图3 (c)

中,358. 6 nm 的发光峰为p2Al InGaN 的带边发射

365 nm 的发光峰为GaN 的带边发射i2Al InGaN 的

发光峰基本与GaN 的发光峰重合。计算得出p2

Al InGaN 的禁带宽度Eg = 3. 46 eV 。

(c) 样品A

图3 样品的室温(300 K) PL 谱

根据上面分析可知, 与GaN 晶格匹配的

Al x Iny GazN材料中,Al 组分与In 组分的比值为

4. 47 ∶1 ,所以我们可以确定p2Al InGaN 材料的组

分为Al0. 080 In0. 018 Ga0. 902N。

3. 2 器件工艺

本文按常规工艺制备了如图4 所示结构的PIN

光电探测器。它包括n2GaN 底层,i2Al InGaN 光吸

收层, p2Al InGaN 过渡层, p2GaN 欧姆接触层。

SiO2 作为器件的保护层和抗反射膜,用Ti/ Al/ Ni/

Au 作n 电极,用Ni/ Au 作p 电极。

图4 Al InGaN/ GaN PIN 结构示意图

试验中对p 型欧姆接触进行了工艺优化,材料

为K0299 p 型样品。合金温度优化表明500 ℃下所

获得的接触性能最好, 比接触电阻为1. 0 ×10 - 2

Ω ·cm2 。随后分别在K0299 ( p2GaN ) 样品和

K0294 (p2Al InGaN) 样品上制备了电极,结果p 型

Al InGaN 的I2V 特性很差,电阻率很大,难以形成

欧姆接触。相比之下,p 型GaN 的I2V 特性就好得

多, 而且形成了欧姆接触。所以我们在p 型

Al InGaN 层上面生长了一层p2GaN ,用p2GaN 来做

欧姆接触层,降低了电阻率。

·671 ·

《半导体光电》2008 年10 月第29 卷第5 期黄 瑾等: Al InGaN/ GaN PIN 紫外光电探测器的研制

4 器件性能测试与分析

图5 (a) 为Al InGaN PIN 型紫外探测器在正向

偏压下的I2V 特性曲线,其正向开启电压约为1. 5

V 。图5 (b) 为器件在反向偏压下的I2V 特性曲线,

器件的反向击穿电压约为40 V ,表现出较好的硬击

穿。由上述可见器件的I2V 特性良好。

图5 器件的I2V 特性曲线

将测试的数据进行处理,得到暗电流和反向偏

压关系曲线如图6 。从图6 可以看出,暗电流随反

相偏压增大而增大。在未加偏压时,暗电流在10 - 12

A 的数量级,在- 5 V 偏压下,暗电流仍然比较小,

仅为3. 3 ×10 - 11 A。

图7 是在- 5 V 偏压下测试得到的响应光谱。

光谱响应范围在200～400 nm ,实现了紫外探测。

Al InGaN 的禁带宽Eg = 3. 46 eV ,由公式hν≥Eg ,

λν= C ,可算出λ≤358. 4 nm。器件对波长大于358

nm 的入射光响应很小,相对峰值响应接近于零小

于200 nm 的入射光因为波长短,光吸收系数很大,

被表面复合,无法在外电路中形成光电流[ 5 ] 。但从

图7 看出,光谱响应的范围较窄,主要原因有: (1) p2

Al InGaN 层的Al 组分小,没能形成窗口层(2) p2

Al InGaN 层太厚,在光达到i 层前,大部分的光被p2

Al InGaN 层吸收了。

样品在350 nm - 5 V 偏压下峰响应为0. 163

A/ W ,量子效率达到58 %,性能优于T. N Oder 等

人[6 ] 报道的最大响应度0. 13 A/ W @326. 8 nm 的

In0. 02Al0. 15 Ga0. 83N 紫外光电探测器。最大响应度没

有出现在“太阳盲区”250～300 nm 范围内,主要是

因为i 层的Al InGaN 材料的Al 组分太小,使得i2

Al InGaN 的禁带宽度与GaN 的禁带宽度接近。

5 结论

采用晶格常数和禁带宽度可以独立变化的

Al InGaN 四元合金代替Al GaN 作为探测器的有源

层,成功研制出PIN 紫外光电探测器。通过PL 谱

测量和X 射线衍射实验,计算出生长的p2Al InGaN

材料的组分为Al0. 080 In0. 018 Ga0. 902 N ,与GaN 材料的

晶格失配率仅为0. 037 %。

(下转第708 页)

·672 ·

SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS Vol. 29 No. 5 Oct. 2008

品温度和环境温度慢慢趋于一致,即趋于热平衡时,

电阻变化缓慢且阻值降低较小。

图6 样品B 在空气中和真空中的电阻测量结果

4 结论

采用PECVD 法制备的掺硼氢化非晶硅薄膜,

其电阻值随测试时间呈现上升趋势,经XPS 分析发

现薄膜中存在氧化现象。光照条件下,样品光电阻

上升幅度增加,长时间的光照会导致S2W 效应出

现,分析表明光照会引起材料中弱Si - Si 键的断

裂,导致悬挂键缺陷态产生。掺硼氢化非晶硅的电

阻在退火前后均呈现波动现象,是由于随机电报噪

声的存在。通过对样品在真空中和空气中电阻测

量,证实在真空中材料焦耳热作用更显著,另外空气

的对流也对材料温度变化产生影响。

参考文献:

[1 ] Spear W E , Lecomber P G. Substitutional doping of

amorphous silicon [ J ] . Solid State Communication ,

1975 ,17 (9) :1 19321 196.

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[J ] . J . Non2crystalline Solids , 1975 ,18 (1) :55264.

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and elect ronic properties of amorphous silicon [ J ] .

Phys. Rev. B , 1977 , 16 :5 48825 498.

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polycrystalline silicon2based thin2film solar cell [ J ] .

Solar Energy Materials and Solar Cells , 2002 , 72 ( 12

4) :2232229.

[5 ] Tsuda S , Sakai S , Nakano S. Recent progress in a2Si

solar cells[J ] . Appl. Surface Science , 1997 , 113 :7342

740.

[6 ] Wodit sch P , Koch W. Solar grade silicon feedstock

supply for PV indust ry[J ] . Solar Energy Materials and

Solar Cell , 2002 , 72 (1) :11226.

[7 ] Pernet P ,Felder R. Optimization of amorphous silicon

solar cells on polymer film subst rates [ C ] . 14th

European Photovoltaic Solar Energy Conference ,

Spain : Barcelona , 1997 : 2 33922 342.

[8 ] 张春红,张志谦,曹海琳,等. 聚酰亚胺/ 纳米SiO2 杂

化膜的制备和表征[J ] . 材料科学与工艺, 2006 , 14

(6) :6422645.

[9 ] 陈治明. 非晶半导体材料与器件[M] . 北京:科学出版

社,1991. 63.

[10 ] 何宇亮,陈光华,张仿清. 非晶半导体物理学[M] . 北

京:高等教育出版社,1989. 172.

作者简介:

杨利霞(1985 - ) ,女,硕士研究生,研究方向为

光电传感器用硅基薄膜敏感材料。

E2mail : lee4963 @163. com

(上接第672 页)

合金温度优化表明500 ℃合金退火下所获得的

p 型欧姆接触性能最好,比接触电阻为1. 0 ×10 - 2

Ω ·cm2 。I2V 特性显示,器件正向开启电压为1. 5

V 左右,反向击穿电压为40 V 在- 5 V 偏压下,暗

电流为3. 3 ×10 - 11 A 样品在350 nm 下的最大响应

度为0. 163 A/ W ,量子效率为58 %,显示出了良好

的器件特性。

参考文献:

[1 ] Litton C W ,Schreiber P J , Smith G A , et al . Design

requirement s for high2sensivity UV solar blind imaging

detectors based on AlGaN / GaN photodetector arrays :

A review[J ] . Proc. SPIE , 2001 , 4 454 : 2182232.

[2 ] Levinshtein M E ,Rumyant sev S L. 先进半导体材料

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alloys[J ] . Appl. Phys. Lett . ,1996 , 68 (1) :40242.

[4 ] Aumer M E ,LeBoeuf S F , Mclntosh F G, et al. High

optical quality Al InGaN by metalorganic chemical

vapor deposition [ J ] . Appl. Phys. Lett . , 1999 , 75 :

3 315.

作者简介:

黄 瑾(1983 - ) ,女,福建人,硕士研究生,主要

从事GaN 基材料和器件的研究。

E2mail : yehehuangjin0207812 @hotmail . com

·708 ·

SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS Vol. 29 No. 5 Oct. 2008

常州瑞择微电子科技有限公司（REC）成立于2008年，主要研发、生产、销售光掩模工艺设备，是江苏省高新技术企业。

REC拥有完整的自动化设备研发和加工能力，设计团队包括液路工艺、机械、电气、自动化和控制软件等设计人员。公司加工车间配置有多台普通和数字机械加工设备，基本满足公司部件加工需求。此外，公司还搭建有10万级洁净厂房，配备了18兆欧纯水系统，用于公司设备的组装调试和洁净部件的生产加工。

2008年底，由REC自主研发的“130纳米级光掩模清洗设备”，打破了国外该领域的垄断，填补了国内空白，各项检测指标均已达到或超过国际领先水平，该设备被评为“江苏省首台（套）重大装备产品”。2013年10月，由REC承担的国家科技重大专项（02专项）所研发生产的“90纳米光掩模清洗设备”成功进入终端客户生产线。

公司发展至今，已研发、生产、销售多台光掩模湿法工艺设备，分别应用于中芯国际集成电路制造（上海）有限公司、无锡华润微电子有限公司、中国科学技术大学、深圳清溢光电股份有限公司等国内重要集成电路制造企事业的生产线，并受到业内一致好评。此外，REC还成功研发了CO2发泡机、全氟泵、在线红外加热器等部件，广泛应用于硅晶圆、LED、MEMS、光伏、平板显示等行业。

REC在自主研发的过程中，已获得自主知识产权33项，先后承担了部、省、市、区各级的科技研发项目，并与中国科学院微电子研究所、无锡华润微电子掩模工厂、中芯国际、韩国海力士、以色列CI-SEMI、芬兰Picosun等多家国内外企事业单位合作，共同研究开发光掩模清洗新工艺设备以及微纳加工工艺设备。

REC希望通过与客户的紧密合作及技术创新，根据客户实际需求，结合自身优势，在相关领域取得更大的发展，大幅度提高设备的性价比，成为客户发展的坚实后盾，为我国蓬勃发展的半导体事业争光添彩。

法定代表人：徐飞

成立日期：2008-04-29

注册资本：2200万元人民币

所属地区：江苏省

统一社会信用代码：91320411674863216M

经营状态：在业

所属行业：制造业

公司类型：有限责任公司

英文名：Changzhou Ruize Micro-Electronica Co., Ltd.

人员规模： 50-99人

企业地址：常州市新北区长江中路25号3号楼一楼西

经营范围：光掩模、半导体芯片、平板显示和太阳能电池的技术开发、技术咨询、技术服务、技术转让光掩模生产设备、半导体芯片生产设备、平板显示生产设备和太阳能电池生产设备及其部件的制造,维修,销售和技术服务机械零部件加工自营和代理各类商品及技术的进出口业务,但国家限定企业经营或禁止进出口的商品和技术除外化学产品及原料(涉及危险化学品按《危险化学品经营许可证》核定项目经营)销售。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动)