目前,世界范圍內(nèi)在GaN基高亮度LED及半導(dǎo)體全固態(tài)照明光源的研發(fā)方面居于領(lǐng)先水平的公司主要有:美國的Lumileds、HP/Agilent和Cree,日本的Nichia、ToyodaGosei、Sony、
Toshiba和其他綜合性大公司(如NEC、Matsushita、Mitsubishi及Sumitomo等),德國的Osram等等。這些跨國公司多數(shù)有原創(chuàng)性的專利,引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的潮流,占有絕大多數(shù)的市場份額。
臺灣的一些光電企業(yè)(如國聯(lián)光電、光寶電子、光磊科技、億光電子、鼎元光電等)以及韓國的若干研發(fā)單位,在下游工藝和封裝以及上游材料外延方面也具備各自的若干自主知識產(chǎn)權(quán),占有一定的市場份額。
資料顯示,Nichia、Cree、Lumileds、OSRAM、ToyodaGosei、Toshiba和Rohm等占據(jù)了絕大多數(shù)市場份額的大公司擁有著該領(lǐng)域80%~90%的原創(chuàng)性發(fā)明專利(集中于材料生長、器件制作、后步封裝等方面),而其余大多數(shù)公司所擁有的多是實(shí)用新型專利(主要針對器件可靠性以及產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)方面進(jìn)行研究)。
在GaN基光電子器件中,大量的專利內(nèi)容集中于發(fā)光區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括:普通雙異質(zhì)結(jié)(EP0599224);一般的方形量子阱(包括單量子阱和多量子阱、EP1189289和JP11054847);梯形量子阱(US6309459);三角量子阱以及非對稱量子阱(GB2361354);采用非摻雜的載流子限制層(US2002093020);活性層與p型層之間加入緩沖層(US2001011731);采用多量子壘(MQB)做載流子限制層(US2001030317)等等。這些專利設(shè)計(jì)的目的均是為了提高活性區(qū)的發(fā)光效率。
以下以8項(xiàng)典型技術(shù)為代表,介紹基于物理機(jī)制和工藝技術(shù)的GaN基發(fā)光產(chǎn)品的全套器件制作專利:
(1)美國專利US5631190(Method for producing high efficiency light-emitting diodes and resulting diode structures),即制作高效發(fā)光二極管和實(shí)現(xiàn)二極管結(jié)構(gòu)的方法。其專利擁有者為Cree Research。
(2)美國專利US5912477(High efficiency light emitting diodes),即高效率發(fā)光二極管,其專利擁有者為CreeResearch。
(3)專利WO0141223(Scalable LED with improved current spreading),即具有改進(jìn)的電流分布層的發(fā)光二極管。其專利擁有者為CreeRe-search。
(4)美國專利US6526082(P-contact for GaN-based semiconductors utilizing areverse-biased tunnel junction),即用反偏的隧道二極管制作GaN基半導(dǎo)體的P型接觸層。其專利擁有者為Lumileds。
(5)美國專利US2002017652(Semiconductor chip for optoelectronics),即管芯的制作方法。其專利擁有者為Osram。
(6)US6538302(Semiconductor chip and method for the production thereof),即半導(dǎo)體芯片及其制作方法。其專利擁有者為Osram。
(7)專利DE10064448。其專利擁有者為Osram。
(8)美國專利US6078064(Indium gallium nitride light emitting diode),即InGaN發(fā)光二極管。其專利擁有者為EPISTAR。
(9)其他有關(guān)GaN基高亮度LED及全固態(tài)照明光源用管芯器件制作的重要專利還有WO03026029、US2003015708、US2003062525和US2002017696等等。
基于產(chǎn)業(yè)化技術(shù)需求的GaN基器件制作,既要考慮到工藝可操作性和簡易性,同時(shí)也必須以一定的復(fù)雜性與冗余性手段來保證器件的可靠性與穩(wěn)定性,這也是我們足可挖掘的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一。