IFWS2018：超宽禁带半导体材料与技术研究新进展

 　　以金刚石、氧化镓、氮化铝、氮化硼等为代表的超宽禁带半导体材料的研究和应用，近年来不断获得技术的突破。超宽带半导体材料具有更高的禁带宽度、热导率以及材料稳定性，在新一代深紫外光电器件、高压大功率电力电子器件等意义重大的应用领域具有显著的优势和巨大的发展潜力。本分会着重研讨超宽禁带半导体材料的制备、工艺技术、关键设备及半导体器件应用，旨在搭建产业、学术、资本的高质量交流平台，共同探讨超宽禁带半导体材料及器件应用发展的新技术、新趋势，积极推动我国超宽禁带半导体材料和器件应用的发展。

 

　　2018年10月23-25日，第十五届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2018）暨2018国际第三代半导体论坛（IFWS 2018）在深圳会展中心举行。其中，24日下午，由江苏南大光电材料股份有限公司、江苏博睿光电有限公司和北京康美特科技股份有限公司协办支持的“超宽禁带半导体技术”分会，在中国科学院微电子研究所研究员、 中国科学院大学微电子学院的副院长龙世兵的主持下成功举行。

　　金刚石有望成为高功率高频电子器件的下一代半导体材料的最佳候选材料。然而，与硅相比，钻石的成本是非常昂贵的。如果可以将单晶金刚石与大面积硅衬底相结合，则可以使用大规模集成硅(Si)工艺设备来制造金刚石衬底的功率器件。金刚石器件与同一衬底上多种功能的硅大规模集成电路结合对发展电子应用具有重要意义。会上，来自日本大阪市立大学Dr. Jianbo LIANG分享了《通过表面激活键在室温下直接结合金刚石和硅》主题报告。报告中表示，利用表面活化键合(SAB)制备了室温下的金刚石/Si键合界面，并利用透射电镜(TEM)研究了键合界面的结构。

　　山东大学教授、晶体材料国家重点实验室主任陶绪堂介绍了《高质量氧化镓单晶的生长及性能表征》研究报告。报告中表示，氧化镓作为一种宽禁带半导体材料，最近越来越受到国内外科学家的重视，该材料适用于制作深紫外光电器件、发光二极管、高温气体传感器以及高耐压功率器件。该晶体紫外波段透过好，为其深紫外光电器件的制作提供了可能。除此之外，氧化镓晶体在高压功率器件方面具有很大潜力，其击穿场强度远高于GaN和SiC。目前，我们的工作主要集中在高质量、大尺寸单晶的生长及其应用的探索。

　　随着半导体技术的发展，大功率高频电子器件开始迅速普及。与典型的半导体材料（如SiC和GaN）相比，金刚石由于肖特基势垒二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管和p-n结二极管等高性能的高性能，在高功率的应用中受到了越来越多的关注。西安交通大学王宏兴教授分享了《采用MPCVD方法实现单晶金刚石n型掺杂快速生长》研究报告。报告中介绍到，击穿场、高导热率、高迁移率和低介电常数。然而，使用金刚石存在两个主要障碍。一种是晶体尺寸和质量，另一种是n型掺杂技术。氮，一种常见的V族杂质，在导带底部的1.7 eV处产生深杂质水平。另一组V元素P已成功地掺杂在金刚石（111）和（001）表面，显示出相对较浅的掺杂水平。此后，取得了很大进展。这些工程应用甲烷浓度较低（＜1%），生长速率较低。在这项工作中，我们采用了高的甲烷浓度（＞7%）用于单晶金刚石的n型掺杂。生长速率约为20？M/H，SIMS结果表明P掺杂浓度相对较高。这是中国首次通过MPCVD法合成N型单晶金刚石。

　　江苏南大光电材料股份有限公司技术总监杨敏介绍了《Mo 源及其他材料在超宽禁带半导体中的应用》主题报告。报告中介绍了公司发展，和第三代半导体及LED照明材料相关产品。与科研单位、研究所或者公司合作开发新型MO源或其他产品，共同测试材料效果（MOCVD, OLED)及应用。

　　郑州大学教授、名古屋大学客座教刘玉怀介绍了《六方氮化硼的生长》研究报告。他介绍说，六方氮化硼(h-BN)是中子探测器和深紫外器件的理想选择。化学气相沉积(CVD)方法在过渡金属上生长h-BN片，已有许多报道，但由于质量问题，难以应用于工业。金属有机气相外延(MOVPE)能够为晶圆水平的h-BN提供优化的设备和生长条件。然而，自从首次报告通过MOVPE[3] 生长h-BN以来，关于h-BN在蓝宝石基体上的MOVPE生长机制的报道很少。

 

　　他指出，采用电子衍射图对层间和上层BN层进行了进一步的研究。上面的有序层在六边形晶格排列后显示出分开的点，表明在这一层中主导的是六边形相BN，而不是涡状或非晶态的。相反，界面夹层的衍射图样呈环状，说明非晶相在夹层中占主导地位。EELS分析证明，在非晶态夹层中存在Al L2、3和O K边，而在上层h-BN薄膜中没有发现，说明蓝宝石可能通过提供Al和O在界面非晶态化中发挥重要作用。

　　北京大学刘放介绍了《高温热退火工艺对分子束外延二维氮化硼薄膜晶体质量的影响》主题报告。报告中介绍说，sp2-BN由于具有超宽带隙和层状结构，以及它在深紫外光电子器件中具有广阔的应用前景。与其他III氮化物材料相比，sp2-BN具有较低的受主能级，为解决传统AlGaN基UV-LED的p型接触瓶颈提供了新的途径。由于sp2-BN具有较强的深紫外激子发射和较大的激子结合能，适合于实现高温激子发射器件。尽管人们致力于sp2-BN外延层的生长，但是非金属衬底的晶体质量仍然面临严峻的挑战。

　　西安交通大学王艳丰带来了《基于YSZ介质层的氢终端金刚石场效应晶体管》研究报告。他介绍说，我们成功的制备了基于YSZ介质层的氢终端金刚石场效应晶体管。首先，使用电子束蒸发技术，在氢终端金刚石表面制备了源漏电极；然后，使用紫外臭氧技术，对器件进行电器隔离；接着，使用原子层沉积技术，沉积一层氧化铝，保护氢终端沟道；接着，使用磁控溅射技术，沉积YSZ介质层；随后，使用电子束蒸发技术，制备铝栅极，栅的长、宽分别为15 和100微米；最后，测试该器件的电学性能。【根据会议资料整理，如有出入敬请谅解！】