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(guó)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(guó)的Osram等等。這些跨國(guó)公司多數(shù)有原創(chuàng)性的專(zhuān)利,引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的潮流,占有絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額。
臺(tái)灣的一些光電企業(yè)(如國(guó)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(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán),占有一定的市場(chǎng)份額。
調(diào)查顯示,Nichia、Cree、Lumileds、OSRAM、ToyodaGosei、Toshiba和Rohm等占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額的大公司擁有著該領(lǐng)域80%~90%的原創(chuàng)性發(fā)明專(zhuān)利(集中于材料生長(zhǎng)、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(zhuān)利(主要針對(duì)器件可靠性以及產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行研究)。
襯底專(zhuān)利
分散于多家企業(yè)由于GaN基材料極高的熔解溫度和極高的氮?dú)怙柡驼魵鈮,使得獲得同質(zhì)外延大面積GaN單晶非常困難,一般采用異質(zhì)襯底來(lái)進(jìn)行外延生長(zhǎng)。目前,有關(guān)大失配襯底異質(zhì)外延生長(zhǎng)方法已較為成熟,獲得專(zhuān)利的襯底材料包括:AlN、GaN、Sapphire、6H-SiC、ZnO、LiAlO2、LiGaO2、MgAl2O4、Si、GaAs、3C-SiC及MgO。
以Nichia/HP/Lumileds/Toyoda-Gosei為代表的公司采用sapphire(藍(lán)寶石)襯底來(lái)進(jìn)行GaN材料的MOCVD異質(zhì)外延生長(zhǎng)。其中,Nichia在1994年和1995年申請(qǐng)獲得的4項(xiàng)專(zhuān)利(其
專(zhuān)利號(hào)分別是US5433169、JP7312350、EP0599224和EP0622858)以及Lumileds的相關(guān)專(zhuān)利(US6537513)具有開(kāi)創(chuàng)性意義。而Cree/Osram為代表的公司則采用SiC襯底進(jìn)行MOCVD異質(zhì)外延生長(zhǎng),并相應(yīng)地發(fā)展和完善了基于SiC襯底的封裝技術(shù)等后步工藝,其代表性專(zhuān)利的專(zhuān)利號(hào)是US5631190、US2002093020、US2003015708及US2003062525等等。當(dāng)然,為了改善所生長(zhǎng)GaN材料的晶體質(zhì)量,人們發(fā)展了許多襯底預(yù)處理方法,這方面的專(zhuān)利主要集中于Nichia、Cree、Toyoda-Gosei和Sony等業(yè)界的先行企業(yè)手中。
以Sony/Toshiba/Sanya為代表的日本數(shù)家大公司致力于發(fā)展新一代超大容量信息存儲(chǔ)DVD(Blu-ray Disc)光驅(qū)用藍(lán)紫色激光二極管,均采用Free-standingGaN基材料來(lái)作為同質(zhì)外延生長(zhǎng)的基底。
最后,需要指出的一點(diǎn)是:在日本Nichia公司的Nakamura于1994年和1995年率先取得GaN藍(lán)光LED的突破性成果之前,Cree(基于SiC)、Toshiba(基于Sapphire和MgAl2O4)和Toyoda(基于Sapphire)等企業(yè)于1991年到1993年間已經(jīng)申請(qǐng)了若干件GaN基外延生長(zhǎng)和襯底選用的美國(guó)專(zhuān)利,因而GaN材料襯底選用的核心專(zhuān)利散布于多家主要的業(yè)界公司手中,沒(méi)有出現(xiàn)獨(dú)家壟斷的局面。