第三代半导体产业技术创新战略联盟：专利深一度之第三代半导体篇（13页）.pdf

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1、专利深一度之第三代半导体篇 第三代半导体为近年新兴的技术，主要聚焦于碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体新材料领域的突破性技术发展以及新材料器件研发。基于行业发展需求，对第三代半导体产业专利状况从全球整体态势、碳化硅和氮化镓关键技术、英飞凌和科锐等典型企业专利布局及运用策略、全球主要发明人团队、专利转让许可策略、美国政府资助项目知识产权产出机制等方面进行研究。PART 1全球整体态势 20 世纪初出现相关专利申请，大约在 2000 年以后，相关专利申请开始进入快速增长阶段。美国早期领衔全球专利增长，2010 年前后我国的申请量首次超过美国。美国、日本、中国、韩国、德国、中国台湾、法国和英国等国家或地区

2、是相关专利申请量增长较快。截止 2018 年 9 月 30 日，第三代半导体产业专利总量约为 875100 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 1914 1937 1953 1962 1971 1980 1989 1998 2007 2016 年份 申请量/件 全球 美国 中国 项。碳化硅、氮化镓、其他金属氧化物三种主要材料申请数量较为接近；其中碳化硅材料功率半导体和器件工艺较为热门，氮化镓材料外延生长和光电子比重较大。PART 2 氮化镓关键技术 氮化镓具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀以及抗辐射等优点，又与现有硅半导体工艺兼容性

3、强，降低成本方面显示更大的潜力。涉及氮化镓器件制备的技术演进主要从衬底技术、结构、设备等方面进行分析。在氮化物同质衬底技术方面，三菱公司提出改进品质和厚度的GaN 单晶制造法（JPH07165498A）和具有低位错密度的氮化镓族晶体基底部及用途（JP10326751A），LG 公司则优化快速形成单晶 GaN半导体衬底方法（KR1019990001289A）；住友公司利用磨削将在表面 上 具 有 C 面 的 氮 化 物 半 导 体 衬 底 的 表 面 加 工 为 面 粗 糙 度Rms5nm200nm（JP2005112641A）。涉及蓝宝石衬底技术，索尼公司改进蓝宝石衬底蚀刻方法（JPH1145

4、892 A）。在氮化镓器件结构方面，日亚化学在氮化镓基化合物半导体表面设置缓冲层以提高结晶度（JPH04297023A）；NEC 公司使氮化镓晶体薄膜具有形成条纹的掩模图案（JP2000349338A）；科锐公司提出在天然氮化物晶种上由 IIIV 族氮化物刚玉(坯料)高速气相生长形成刚玉可以得到用于制作微电子器件结构的晶片（WO0168955A1）；科锐公司提出含有 AlxGayInzN 的高质量晶片在于均方根表面粗糙度小于 1nm（WO02101121A1）；住友公司提出包括低位错单晶区(Z)、C 面生长区(Y)、庞大缺陷积聚区(H)和 0.1/cm2 至 10/cm2 的 c 轴粗大核区(

5、F)低变形的氮化镓晶体衬底（JP2003165799A）以及一种低缺陷晶体区和缺陷集中区从主表面延伸到位于主表面的反向侧的后表面、面方向相对于主表面的法线矢量在偏斜角方向上倾斜的 GaN 衬底（JP2009152511A）；通用公司提出一种直径至少约 2.75 毫米、位错密 度 低 于 约104cm-1并 基 本 不 含 倾 斜 晶 界 的GaN单 晶（WO2004061923A1）。在氮化镓器件制备设备技术上，波士顿大学设计一种通过外部磁铁和/或出口孔径控制原子氮物质和离子氮物质的量达到衬底外延生长系统（WO9622408A2）；理光公司改进一种制造块状晶体的 GaN单晶衬底的一种碱反应容器

6、（JP2001058900A）；大阪产业振兴机构使用将含氮气体通入反应器中由此使得在熔剂中的第 III 族元素和氮互相反应的、高产量地制备高质量的、大的和整块第 III 族元素氮化物单晶的设备（WO2004083498A1）。在氮化镓外延生长方面，基于同质衬底生长，三星公司提出一种以 高 生 长 速 率 生 长 高 质 量 氮 化 镓（GaN）膜 的 方 法（KR1020000055374A）；住友公司提出气相成长的成长表面(C 面)不是平面状态而形成具有三维的小面结构单晶体 GaN 的结晶成长方法（JP2001102307A）；住友公司提出一种可以收取氧作为 n 型掺杂剂的氮化镓单晶的成长方