一、重點研究機構 1名古屋工業大學 名古屋工業大學納米器件及系統研究中心是由著名專家梅野正義教授創立,在現任主任江川孝志教授???領導下,包括邵春林教授在內的華人博士團隊長期致力于以硅為襯底的氮化鎵(GaN)系化合物半導體的研究。 該中心的主要研究課題是“硅襯底基片上的GaN系外延片生長技術、LED 、HEMT”研究。該項課題研究從2003年開始,到2005年結束,歷時3年。此外,還同時與日本大陽日酸公司共同開發MOCVD,與日本沖電氣共同研發電子設備。2003年度,成功開發了2英寸的襯底基片、氮化鎵系的外延片生長及其各種設備。

　　2004年度,該中心又成功開發了硅襯底基片上4英寸的InGaN的LED和AlGaN/GaN的HEMT。目前,正在利用日本大陽日酸公司開發的專門針對6英寸硅襯底基片的設備,開展6英寸的外延片生長技術的相關研究。 另一項課題是“調諧環境型高功能納米傳感器、材料開發”。該項課題將歷時5年,主要目標是：使藍寶石基片上能夠生長出高質量的外延片(AlGaN/GaN)結晶,開發出能夠在4英寸基片上生長出均一的外延片結晶的MOCVD設備、使AIN固態溶化在GaN上,開發出禁帶寬度更寬的半導體紫外線傳感器。 2名城大學 名城大學的赤崎勇教授是全球LED領域的先驅。開發的藍光LED、紫光LD,直接或間接地給產業界帶來了恩澤。隨著紫光LED在實際生活中的應用逐步得到普及,目前又開始致力于從AIN基片制作到外延片的生長、高效率發光以及醫療或加工專用設備的制作等多方面的研發工作。 利用獨特的高溫生長法與化合反應,在低壓下制造出大型的晶錠,以求象GaAs襯底一樣,通過切割高效地獲得襯底。與此同時,他們還試圖在AIN襯底上生長出氮化合物系的外延片,以求制作出高品質的晶體和納米結構。 在激光的紫外領域,將其波長縮短的競爭在全球一直持續不斷。名城大學于2004年3月發表了世界最短的波長僅為350.9nm紫外激光的論文,再一次顯示了其居于世界領先水平的氮系化合物半導體的技術實力。之后,美國的能量(power)半導體、LED廠商CREE公司在學會上公布：他們已經實現了343nm波長的紫外激光。名城大學的研究成果中,在活性層中使用了GaN而沒有加入Al,CREE公司卻有可能在活性層中加入了Al,因此在這個層面上,他們兩家開始了第二輪競爭。 世界上很多企業和研究機構都在加快高效白光LED的開發。名城大學已在研究項目中,把實現量子效率達32%、發光效率達80lm/W當成他們的目標。該項研究在日本科學技術振興機構的資助下,從2004年開始,將用3年的時間完成。

　　二、化合物半導體設備裝置的最新動向 MOCVD設備和MBE設備市場,由于各公司在2000年以GaAs系為中心進行了大量投資,因此自2001年以后,其增長呈現出放緩的趨勢。不過,在MOCVD設備市場,雖然GaAs系的電子設備和InP系的通信專用半導體激光的需求有所下降,但是在手機專用背光、車載、照明器械等領域,GaN系的藍光和白光LED 的應用卻相當活躍,DVD的藍紫色半導體激光、GaAs系的紅光LED的需求仍很堅挺,呈現出整體上漲的趨勢。全球量產的MOCVD出貨量估計在2003年為80-100臺,2004年將會有所上升。 隨著以GaN系LED和藍紫色半導體激光為中心的設備不斷地增長,MOCVD的需求也在逐步擴大。此外,隨著設備的高功率化和芯片尺寸的大型化,基片的需求也會逐步呈現出大口徑化的趨勢,其處置設備也將隨之增大。 在MOCVD和MBE設備的供貨商中,歐美企業的技術實力在全球首屈一指。

　　三、化合物半導體結晶、外延片的最新動向 單結晶技術、外延片技術成為關鍵技術。化合物半導體單晶片襯底材料主要有：用于低亮度型LED的GaP襯底;用于高亮度四元系LED、紅外LED、光盤用半導體LD、手機等移動電子設備上的GaAs襯底、通信專用LD上的InP襯底。除此以外,最近,以藍光LED為代表的GaN系LED制造專用的藍寶石襯底的增長非常顯著。此外,外延片的生長也成為該領域的關鍵技術。以下為主要藍光化合物半導體材料的動向。 GaN 目前的主流制作GaN結晶方法是MOCVD法。不過,它的最大課題是,通過量產技術的確立從而實現穩定的供貨能力。GaN襯底最早由日本的住友電工確立了量產技術。除此以外,日立電線、古河機械金屬、CREE等公司也計劃參入該領域。 藍寶石 單結晶藍寶石基片作為藍光和白光LED專用基片,其需求正呈逐年上升的趨勢。按出貨量來算,它每年的平均增幅約為20%。2004年預計全球的出貨量大約為25萬枚(按2英寸的來計算)。在藍寶石基片上制作LED時,需要在絕緣的一面取2個電極,因此它的芯片比其他的導電性基片的尺寸要大,但是其生產成本低的優勢使其遙遙領先于其他材料。在它的供貨當中,2英寸的占據了一大半的比例,3英寸和4英寸的需求也呈逐漸升高的趨勢。 藍寶石單結晶的作法主要采用EFG法、CZ法等。LED一般采用C面的藍寶石。最近,隨著LED的亮度越來越高,對基片廠商的要求也越來越嚴格。不僅在結晶的精度方面有很高的要求,對基片的平坦程度、潔凈度等后加工的精度和品質的要求也在逐步提高。針對這些要求,基片廠商也在積極地摸索對策。

　　2005年,LED 廠商在不斷加強前工程的能力,因此,市場形勢整體來說還不錯。而且,SOS(Silicononsapphire)技術很快就要實現實用化,因此,在IC和電子設備專用市場,有可能會產生新的需求。對此,廠商們紛紛開始做SOS專用R面基片的量產準備。大口徑化也將是今后的一個重要課題。 SiC 2004年SiC基片的市場規模大約達到25萬枚-30萬枚。其中8成以上被用作GaN-LED的襯底。隨著GaN-LED市場規模的急劇擴大,SiC基片的需求也呈增長勢頭。在SiC基片市場中,美國的CREE公司獨占鰲頭。該公司的市場份額有可能會高達85%-90%。該公司同時還自己生產藍光和白光的GaN-LED芯片,生產規模估計大約在3.5億個。 除了年產超過20萬枚的美國CREE公司以外,大多數公司的生產能力停留在月產數百-數千枚的程度。各公司都處于一邊觀察著市場動向,一邊謹慎進行增產投資的階段。

　　目前,SiC基片市場已成為LED強大的牽引力。開發的關注點也從LED轉向高能器件。今后高能器件專用市場的襯底將有很大的增長幅度。使用SiC制作高能器件時,能夠制造出比硅效率更高、耐用性更強的高能器件。實際上,目前很多公司都在積極嘗試著利用SiC制造高能器件。 現在SiC市場主要以4H、6H襯底居多。6H主要用于LED,但是基片生產商的開發焦點正在向適用于高能器件上的4H襯底轉移,試圖實現4H襯底的高品質化。 另一方面,不止是4H、6H這一類六方晶體襯底,立方晶體SiC也有所抬頭。3英寸以上的大口徑化也成為該領域的開發重點。CREE公司率先實現了3英寸化,其他公司仍在努力實現3英寸化。不過,從用戶方面來看,4英寸化的需求也非常大。因此,各公司的開發關注點也在逐漸向4英寸化轉移。只是在大口徑化方面,立方晶體襯底比六方晶體襯底要更有優勢,更加容易實現大口徑化。因此,我們可以預見,今后在高能器件市場,4H襯底與立方晶體襯底之間將會發生激烈競爭。