1、氮化錢半導體材料發(fā)展現(xiàn)狀氮化錢基半導體材料是繼硅和碑化錢基材料后的新 一代半導體材料，被稱為第三代半導體材料，它具有寬的帶隙， 優(yōu)異的物理性能和化學性能， 在光電子領域具有廣泛的應用前景 和研究價值。用基高效率藍綠光制作的超大屏全色顯示，可用于 室內(nèi)室外各種場合的動態(tài)信息顯示。 作為新型高效節(jié)能固體光源， 高效率白光使用壽命超過 10萬小時，可比白熾燈節(jié)電 510倍, 達到節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的雙重目的。基的成功，引發(fā)了光 電行業(yè)中的革命，發(fā)出藍光和紫外線的氮化錢激光器也被用于高 密度的內(nèi)，大大促進了音樂、圖片和電影存儲技術(shù)的發(fā)展。利用 材料，還可以制備紫外光探測器，它在火焰?zhèn)鞲?、臭氧檢測、

2、激 光探測器等方面具有廣泛應用。在電子器件方面，利用材料，可以制備高頻、大功 率電子器件，有望在航空航天、高溫輻射環(huán)境、雷達與通信等方 面發(fā)揮重要作用。例如在航空航天領域，高性能的軍事飛行裝備 需要能夠在高溫下工作的傳感器、 電子控制系統(tǒng)以及功率電子器 件等，以提高飛行的可靠性，基電子器件將起著重要作用。此外 由于它在高溫工作時無需制冷器而大大簡化電子系統(tǒng)，減輕了飛行重量。本報告針對氮化錢材料相關專利進行檢索和分析，并結(jié)合有關報道分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，通過對氮化錢領域的專利分 析揭示該領域當前的專利活動特點，為科技決策和課題研究提供支持。檢索數(shù)據(jù)來源于美國湯森路透科技公司的數(shù)據(jù)庫，利用關鍵詞設計檢

3、索策略，共計檢出相關專利23234項，數(shù)據(jù)檢索日 期為2015年6月30日。所采用的主要分析工具為 （）、（） 和。氮化錢專利數(shù)量趨勢分析鼻電樂m噂美后a隼度克的n妙3000s氮化錢專利申請已有50多年歷史，最早是1963年 由美國柯達公司申請的。遺憾的是，由于受到?jīng)]有合適的單晶襯 底材料、位錯密度較大、n型本底濃度太高和無法實現(xiàn) p型摻雜等問題的困擾，氮化錢曾被認為是一種沒有希望的材料，因而發(fā)展十分緩慢。直到1989年，松下電器公司東京研究所的赤崎勇和 弟子天野浩在全球首次實現(xiàn)了藍光；1993年，日本日亞化學工業(yè)公司（）的中村修二克服了兩個重大材料制備工藝難題：高質(zhì) 量薄膜的生長和空穴導電的

4、調(diào)控， 獨立研發(fā)出了大量生產(chǎn)晶體的 技術(shù)，弁成功制成了高亮度藍色。因此， 20世紀90年代后，隨 著材料生長和器件工藝水平的不斷發(fā)展和完善，基器件的發(fā)展十分迅速，專利數(shù)量快速增長，進入發(fā)展的黃金時期。2006年-2009年，氮化錢專利數(shù)量的增長較為緩慢， 甚至出現(xiàn)專利量減少的情況（2009年），但2010年開始，專利 數(shù)量又急劇增加，這種變化可能顯示在該時間曾經(jīng)出現(xiàn)了一個技 術(shù)上的突破或者關鍵進展。 由此來看，材料在未來幾年內(nèi)可能又 會形成一次研究熱潮。美國和日本在的研究上起步較早。20世紀90年代左右，日本率先克服了材料制備工藝中的難題，掌握了生產(chǎn)高質(zhì)量薄膜的技術(shù)，隨后引發(fā)了領域的研究熱潮，

5、專利數(shù)量急劇增加； 美國則比日本晚了 5年左右，但隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新， 美國與日 本的差距逐漸減小，2010年美國的專利數(shù)量趕超了日本。中國 和韓國均是20世紀90年代以后才有了專利申請，由于此時技術(shù) 上已經(jīng)突破了瓶頸，因此專利數(shù)量增長較快， 逐漸在國際上占據(jù) 了一席之地。氮化錢專利區(qū)域布局分析材料的大部分專利掌握在四個國家手中，其專利數(shù) 量占據(jù)了全球?qū)＠偭康?90叱多，分別是日本（38%、美國 （21%、中國（16%、韓國（15% 。四大主要專利來源國在 國際市場均有不同程度的專利布局，日本在美國的專利申請比例高達34.5% （日本專利總量為9449項），美國在和日本的專利 申請比例分別達

6、到37.4%和24.9% （美國專利總量為 5304項）， 韓國在美國的專利申請比例高達 48.1% （韓國專利總量為3864 項）。中國在國外也有較多的專利布局，但比例與其他三個國家 相差較遠。氮化錢專利技術(shù)領域布局分析基于德溫特手工代碼（，）的統(tǒng)計，對氮化錢專利 涉及的器件類型和加工工藝進行分析。1 .器件類型根據(jù)對的統(tǒng)計，氮化錢專利涉及到的器件類型主要 有發(fā)光二極管（，）、場效應晶體管（，）、激光二極管（，）、二極管、太陽能電池等。其中涉及多種類型的器件:等。二極管主要涉及整流二極管、光電二極管等。2 .加工工藝半導體器件加工方面涉及的主要技術(shù)有：電極、沉 積方法、介電層、外延生長、刻蝕

7、、摻雜、歐姆接觸、封裝、退 火等。其中沉積方法主要是化學氣相沉積（，），共涉及一千余項專利，外延生長大都用方法?？涛g工藝主要有光刻蝕、化學 刻蝕、等離子刻蝕、離子束刻蝕等。歐姆接觸在金屬處理中應用 廣泛，實現(xiàn)的主要措施是在半導體表面層進行高摻雜或者引入大 量復合中心，所用方法主要是離子注入。核心技術(shù)1 .氮化錢專利熱點領域及核心技術(shù)分析9 / 9使用 繪制了氮化錢領域?qū)＠貓D（圖 2）,可以看 出，氮化錢的應用領域主要是、太陽能電池、功率器件等方 面，和是熱點研發(fā)領域，其中的專利中主要是對（高電子遷移率 晶體管）的研究。涉及的技術(shù)領域主要有半導體單晶生長、歐姆 接觸、封裝、刻蝕等，其中半導體單

8、晶生長是熱點研究領域，目 前常用的方法是（金屬有機化學氣相沉積），也稱（金屬有機物 氣相外延）。根據(jù)上文對德溫特手工代碼的分析，結(jié)合專利地圖 以及相關文獻報道，氮化錢核心技術(shù)主要涉及外延生長、p型摻雜、歐姆接觸、刻蝕工藝等方面。2 .氮化錢領域高價值專利分析采用分析工具對專利價值進行評價，10高價值專利中有8項是美國的科銳（）公司所有，其余兩項分別是德國歐司朗（）和日本日亞化學（）中請，從涉及的技術(shù)領域看，大都 是對器件的開發(fā)，其中科銳公司較多涉及白光的專利。對專利強度在9級以上的專利進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)美國專利占59.3%,日本專利占16.3%,而我國僅占0.6%,可見我國仍需加強核心技術(shù)的研 發(fā)

9、和保護。重點機構(gòu)1 .國際重點機構(gòu)研發(fā)實力分析氮化錢領域?qū)＠暾埩颗琶?15位的專利權(quán)人中， 日本機構(gòu)有11家，分別是住友、松下、三菱、夏普、東芝、豐 田、索尼、富士通、日立、日亞化學、羅姆；韓國共 2家，分別 是三星和；中國的中科院（第 6位）和美國的加州大學（第 15 位）也進入前15位。除中國和美國的專利權(quán)人為科研院所 /高校 外，其他15的專利權(quán)人均為企業(yè)，基本是全球知名的電器及電 子公司或大型企業(yè)集團。15的機構(gòu)均保持了較為活躍的研發(fā)狀 態(tài)，其中中科院、三菱、富士通、加州大學、東芝、近三年的專 利百分比都在20蛆上。對30專利權(quán)人進行合作關系分析，發(fā)現(xiàn)日本各機 構(gòu)之間的合作較多，其

10、中日本住友集團、豐田集團和三菱集團比 較重視與其他機構(gòu)的合作。 歐美的機構(gòu)中歐司朗與英飛凌有兩項 專利合作，其他機構(gòu)合作關系弁不密切。 中科院與日本索尼公司有一項合作，臺灣地區(qū)的臺灣工業(yè)技術(shù)研究院分別與日本昭和、 美國科銳以及臺灣有不同程度的合作。從技術(shù)布局來看，除富士通專注于方面的專利布局 外，其他機構(gòu)在領域的專利申請量都占據(jù)了較大比重，其中、三 星和松下的專利數(shù)量占據(jù)前三位； 領域?qū)＠麛?shù)量較多的機構(gòu)有住 友、富士通、東芝、松下等；松下、住友、夏普、索尼等公司除 了在領域有較多的專利布局， 在領域也有突出表現(xiàn)，而韓國三星 和則在此領域布局較少。 在技術(shù)層面，各專利權(quán)人都比較重視在 電極、沉積

11、方法、介電層和外延生長方面的研發(fā)。2 .國內(nèi)重點研發(fā)機構(gòu)在國內(nèi)專利數(shù)量10的專利權(quán)人里，公司和高校/科 研機構(gòu)的數(shù)量相當。從專利的涉及年份來看，中科院、北京大學、 南京大學進入該領域的時間較早（上世紀90年代中后期），而企業(yè)則相對較晚，但近幾年的研發(fā)都較為活躍。 不同機構(gòu)從事的 技術(shù)領域各有偏重，西安電子科技大學、中國電子科技集團公司 第五十五研究所主要研究領域為，其他8家機構(gòu)則偏重的研究。中科院共有28個下屬科研機構(gòu)申請了氮化錢專利， 主要研究所有：半導體研究所、微電子研究所、蘇州納米技術(shù)與 納米仿生研究所、上海技術(shù)物理研究所等，其中半導體研究所的 實力最為雄厚，專利數(shù)量為 305項。主要結(jié)論1 .從20世紀60年代起就有專利申請，但發(fā)展十分 緩慢，90年代后隨著材料生長和器件工藝水平的不斷發(fā)展和完