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技术 | Technology – 外延
我们预期我们的方法会引起化合物半导体界
的一些怀疑，人们通常认为高质量的异质结构是
器件成功的基础。很明显，根据我们的方法，采
用硅的多晶膜是不可接受的。但外延材料到底需
要有多好呢？如果它不是严格的单晶，而是接近
单晶，是否就是足够好的呢？
几十年来，材料界的人们一直在争论这些
问题。通过他们的努力，他们已经意识到硅薄
膜必须具有“择优取向”或“织构”。实现这种
薄膜的一种方法是在高度织构化的玻璃表面上
形成薄缓冲层。通过采用这种方法，可以在硅
膜中引入织构或取向。这是产生织构硅薄膜的
关键，可以使得该硅薄膜的质量足够接近单晶
硅晶圆，从而其上的器件性能能够相当。然后
在这种薄膜上，用于 LED 的取向 III-V 材料可
以实现异质外延生长。
我们接受这种方法的妥协 ：失去了与硅有
关的热优势，因为硅具有比钠钙玻璃高得多的
热导率。当然，这对于显示行业来说不是什么
大问题，因为显示器的制造通常涉及在具有缓
冲层的玻璃上沉积晶体硅薄膜的工艺步骤，称
为低温多晶硅（LTPS）。或者是通过等离子体辅
助 CVD 沉积非晶硅（α-Si:H）薄膜。后者是目
前最常用的方法。
除了导热性差这个小缺点，我们的晶体硅 图1. 钠钙玻璃上450℃下生长的7μm MgO薄膜的透射电子显微镜图像，显示出了表明织构的原子
对齐状态。
薄膜方法对基板尺寸几乎没有限制。只有反应
器会限制基板的尺寸。更重要的是，沉积硅薄 生长问题
膜的工艺比 MOCVD 便宜得多 ；并且由于该方 众所周知，在硅衬底上生长高质量的 GaN 外
法是单片的，所有供应链元件可以组合在一起 ： 延层并不容易。这两种材料具有显著的晶格失配，
LED，薄膜晶体管背板和芯片传输（不使用拾 而且热膨胀系数也相差近 50％。这些差异导致了
取和放置）。 晶体缺陷，例如位错和裂纹，而这些缺陷会影响
图2. 钠钙玻璃上450℃下生长MgO（111）薄膜的透射电子显微镜横截面图。
26 化合物半导体 2019年第2期 www.compoundsemiconductorchina.net
