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技术 | Technology – 外延

中诱导出（111）有序晶粒，而且还保护玻璃基板
免受退火过程产生热量的影响。其结果导致了允
许使用廉价的钠钙玻璃。这一前景引起了一家大
型显示公司的注意。他们正在测试我们的技术，
织构化 MgO（111）/ 钠钙玻璃上激光退火 50nm
厚的 -Si:H 薄膜的初步结果让他们深受鼓舞。

生长 III-V 族材料
今年早些时候，我们获得了在织构化 MgO
上的硅薄膜上生长 III-V 族材料的专利。该工艺
开拓了包含 III-V 族材料的共晶合金形成，例如镓，
与硅或锗结合，沉积方法为通过电子束蒸发或溅
图4. MgO在很宽的光谱范围内都有高的透明度。此外就行的透射谱测量估计其值
为89％。 射来进行。
体管的绝缘层，而铟镓锌氧化物可以形成该种器 当镓在硅层上形成时，镓 - 硅共晶合金扩散
件的沟道。 到表面，通过仔细选择前体可以将氮引入到镓从
我们对这个机会感到非常兴奋。显示行业目 而形成 GaN。这样就可以在高度结晶的膜上形成
前使用两种绝缘材料：SiO 2 和 SiN x 都不是结晶的， GaN（或者如果选择铟和磷前体，则会是 InP）。
更不用说织构。切换到我们的材料将是革命性的。 尽管有可能无法在低温下形成 GaN。但是，由于
它将为织构化的硅薄膜打开大门，由于晶粒边界 MgO 的熔点非常高，超过了 2800℃，当选择合
的角度更小，可以保证更高的电子迁移率。 适的玻璃基板（可能是 Lotus NXT）时，沉积温
注意，这是首次报道的以（111）取向生长 度也可以显著提高。
的绝缘薄膜。早在 2005 年，国家可再生能源实 这种方法不适合随后的激光剥离。然而，这
验室的一个小组就采用了类似的方法，但是是获 并不一定是障碍，因为硅和 GaN 非常薄的膜层可
得了了双轴织构的 CeO 2 （100）。 能更有优势，当然这取决于器件的需求。
我们的另一个突破是采用准分子激光器对硅 如果我们的技术用于制造 LED，这将允许这
薄膜进行了退火。这不是微不足道的进步，实际 些器件完全集成，而无需将它们转移到其他衬底
上它创造了在新的，改进的低温多晶硅工艺中， 上。所有材料都将直接在玻璃基板上生长。由于
通过准分子激光退火生长高度取向的硅薄膜沟道 底层硅薄膜具有织构，硅沟道迁移率可能接近单
的可能性。 晶 CMOS 薄膜晶体管的迁移率，并且最终屏幕尺
在该方案中，MgO（111）层不仅在硅薄膜 寸或许能够小于 1 英寸（源于更紧密的集成）。这
种方法也有可能应用于 5G 无线技术，其中硅上
扩展阅读 GaN 已经引起了人们的极大兴趣。
H. Kum et al. “Increasing the competitiveness of the GaN on-silicon LED” 令人鼓舞的是，我们刚刚报道了通过共晶合
Compound Semiconductor magazine, March 30, 2016
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金制成的硅薄膜达到 188 cm V s 的迁移率。这
C. Teplin et al. J. Non-Cryst. Solids 352 984 (2006)
A. Chaudhari et al. Mater. Lett. 121 47 (2014) 个结果使用了多晶 MgO 薄膜，而且我们确信使
R. Vispute et al. “Method of producing large grain or single crystal films,” 用织构缓冲层可以获得更高的数值。
US patent 9,856,578 B2, January 2018 另一个令人鼓舞的结果是使用高于 600℃的
S. Yamazaki, “New Crystalline Structure Yields Reliable Thin-Film
Transistors,” SPIE, 2012. 温度在 MgO（111）/ 玻璃上生长 Al 2 O 3 （111）。
R. Wagner et al. Appl. Phys. Lett. 4 89 (1964) 原则上，GaN 可以在 Al 2 O 3 （111）上生长，从而
A. Findikoglu et al. Adv. Mater. 17 1527 (2005) 提供蓝宝石晶圆的另一种替代方案。
Z. Habibah et al. Procedia Eng. 56 737 (2013) 毫无疑问，用硅或锗制成的晶体薄膜取代硅
A.Chaudhari “Method of Growing III-V Semiconductor Films for Tandem 和蓝宝石晶圆有很多好处。这可以削减 LED 生产
Solar Cells” US 9,818,964 B2, November 2017
P. Rajbhandari et al. Mater. Lett., February 2018 相关的成本，特别是 microLED。然而，虽然取得
了很大进展，我们仍有许多工作要做。

28 化合物半导体 2019年第2期 www.compoundsemiconductorchina.net