世界化合物半导体材料行业与市场发展.doc

世界化合物半导体材料行业与市场发展 编者按： 半导体材料经过几十年的发展，目前基本形成三个系列，即以锗、硅为代表的元素半导体材料，也称第一代半导体材料；以砷化镓（GaAs）、磷化铟为代表的第二代III-V族化合物半导体材料；以及以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体材料。三代材料并不存在相互替代的关系，而是在应用上各有侧重。硅材料的应用最为普及，是构成电子信息技术的主要支柱，砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）材料在工作速度、频率上优势明显，而碳化硅、氮化镓将在更高的工作温度和高频下更大的功率密度方面具有优势。LED产业及市场的迅速发展，使得蓝宝石（Sapphire）、碳化硅等衬底材料是半导体照明产业上游关键材料，是国际上目前主要采用的衬底材料之一。 当前，作为半导体用第二、三代材料，即化合物半导体材料得到了制造技术的迅速进步与应用市场的快速扩大。它们有如璀灿明星闪光注目，它们在发展半导体、光电子方面越来越突出到重要的地位。本文对世界化合物半导体材料主要产品的行业、市场必威体育精装版的发展现况，分篇作以综述。 氮化镓（GaN）：大尺寸晶片问世 新市场获得拓展 GaN作为衬底蓝蓝光光盘（Blu-ray Disc)相应产品的市场扩展上。GaN今后发展热点将是LED或者电子器件等新市场。 世界上在此方面的技术进展，主要凸现在以日本住友电工公司为代表，积极致力于GaN的大尺寸晶片的开发方面，另外还致力于搭载在携带型投影仪中的蓝色LED用的半极性/非极性晶片的开发。2010年12月21日日本住友电工（SEI）已开发出2英寸半极性/非极性GaN的批量生产技术，该类型材料用作绿光激光器的衬底以及白光LED衬底。蓝住友电工绿光激光器世界开始与采用低成本化的法国Soitec公司合作。 日立电线 蓝宝石 300~500 采用在蓝宝石衬底与GaN成长层之间夹入TiN层的VAS（空隙形成剥离法）。 三菱化学 蓝宝石 500 计划在2011年GaN外延芯片增产，在2012年取代液相法，推进大尺寸外延芯片工作，在 m面外延芯片实现正规化生产。 古河机械金属 蓝宝石 300~500 GaN结晶成长采用FEILO法，已完成小山工厂的新楼建设，GaN研发与生产实现了集中一地。 日矿金属 NdGaO — 使用与GaN晶格常数相近的NdGaO为衬底基板，现在正处于开发的阶段。 法国Lumilog 蓝宝石 500~600 与SAINT-GOBAIN 公司实现资本的强化，以2英寸为主流。预计在2011年上半年开始投放市场4英寸LD级的产品。 外延基板 DOWA电子 Si 几百片 在DOWAセミコンタクタ秋田展开GaN-HEMT外延芯片创新开发，其外延处理能力将提高6倍。 古河机械金属 未定 — 与Powdec公司 蓝宝石 SiC Si — 展开利用GaN-HEMT的外延工艺的开发，在2010年1月完成了生产线移到古河机械金属小山工厂内，还进行GaN器件的开发。 日立电线 SiC 几百片 基地台等功率器件用的GaN芯片已生产出厂。今后将扩充Si等衬底基板的业务。 古河电工 Si 几百片 与富士电机共同推进GaN晶片的功率器件的开发，两公司成立技术研究合作的组合体。 2 世界各大公司开发、生产GaN的新动向 %～90%的市场份额。 开拓蓝紫色激光器以外的市场，是目前摆在GaN晶体生产企业中的一个最重要课题。住友电工公司也同样是正在积极地进行这方面的LED用GaN外延芯片产品的开发。并且它在近期开发中获得最令人光彩夺目的成果，搞出了世界上第一块直径为6英寸的应用在白色LED上的GaN外延芯片。在此项技术上，该公司利用HVPE（氢化物气相外延c面使GaN外延芯片形成薄长方形体的工艺方法，而现在采用HVPE技术成功地开发了适合于实用化的晶片形状的半极性面/非极性面外延芯片。设备特性带来影响的的位错密度10的5次方目前批量生产中的c面和水平。 Soitec公司携手合作，共同开发了低成本GaN外延芯片。具体而言，住友电工公司在GaN外延芯片生产工艺中借鉴了Soitec公司在UNIBONDTM－SOISmart-CutTM）技术”，在GaN外延芯片上重复进行极薄的膜描绘中，可做到从1枚GaN晶片变成制造数枚薄膜GaN外延芯片。利用这种方法获得的薄膜GaN外延芯片在外延成长形成的器件层中保持了GaN外延芯片的结晶品质。现在主要应用的激光器用途中扩大了从过去的2英寸到现在3英寸的需求。位于日本兵库县的住友电工公司伊丹制作所目前生产这种GaN外延芯片的处理能力为已达到月产2 000枚左右。 2.2 三菱化学 三菱化学公司长期致力于开发GaN的“氨热法”，以取代HVPE法（氢化物气相外延外延利用HVPE法2.3 SAINT-GOBAIN