8英寸藍(lán)寶石基板納入制造計劃 基板材料是制造電子器件時不可缺少的要素。其中，與制造LED及功率半導(dǎo)體元件等“綠色器件”的基板相關(guān)的研發(fā)正在推進(jìn)之中。本文將以連載形式，對相關(guān)基板大廠商的舉措以及備受關(guān)注的研究活動做一介紹。第一篇介紹的是日本福田結(jié)晶技術(shù)研究所。該公司是一家由日本東北大學(xué)名譽(yù)教授福田承生擔(dān)任代表董事社長的企業(yè)。 在福田結(jié)晶技術(shù)研究所最近的成果中，尤為具有沖擊力及影響力的是開發(fā)成功了可實現(xiàn)8英寸口徑（約200mm）的藍(lán)寶石單晶的制造裝置。通過切割用該制造裝置制造的藍(lán)寶石單晶，便可實現(xiàn)口徑為8英寸的基板。由于制造裝置已開發(fā)完成，因此該公司將制造8英寸藍(lán)寶石基板納入了議事日程。
成品率相同的話，基板的口徑越大，每塊基板能獲得的LED芯片數(shù)量就越多，從而越有助于提高生產(chǎn)效率，降低成本。
目前，白色LED使用的藍(lán)色LED芯片大多在口徑為2～4英寸的藍(lán)寶石基板上制造而成。所以業(yè)界公認(rèn)口徑為6英寸的藍(lán)寶石基板會越來越多地被使用，但在此之前，能否制造出來8英寸的大尺寸藍(lán)寶石基板還不明朗。福田結(jié)晶技術(shù)研究所的裝置，為實現(xiàn)8英寸產(chǎn)品打通了道路。
雖然該公司未公開技術(shù)細(xì)節(jié)，但據(jù)悉制造方法采用的是“CZ（czoc h ralski）法”。采用該方法是“因為比EFG（edge-defined film-fed growth method）法及Kyropulos法等其他制造方法更適于大尺寸化”（福田承生）。
今后要想實現(xiàn)8英寸藍(lán)寶石基板，除了要制造8英寸單晶之外，還必須改進(jìn)對單晶進(jìn)行切割的方法，以及重約20kg的8英寸藍(lán)寶石單晶的搬運(yùn)方法。
另一方面，除了制造8英寸產(chǎn)品之外，還需要考慮從8英寸單晶的截面中剝離出多張4英寸基板，提高4英寸基板的生產(chǎn)效率。
還在研究氨熱法
除了藍(lán)寶石單晶之外，福田結(jié)晶技術(shù)研究所還在研究有望制造出大尺寸GaN結(jié)晶的“氨熱法”。目的是削減GaN基板的成本。
氨熱法的特點(diǎn)是原理上能夠制造出像水晶一樣非常大的GaN結(jié)晶。通過對這一大尺寸的GaN結(jié)晶進(jìn)行切割，能夠以多種結(jié)晶面來制備大口徑的GaN基板。 <寧波分類信息br /> 具體操作時，先使添加有礦化劑的NH3在數(shù)百℃且數(shù)百大氣壓的高溫高壓下形成超臨界狀態(tài)。在這一狀態(tài)下，使金屬Ga或GaN結(jié)晶在反應(yīng)器內(nèi)融解。之后改變溫度，使融解后的GaN結(jié)晶析出?？梢哉f，該制造方法采用了水熱合成法中將水轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3的方法。福田結(jié)晶技術(shù)研究所在該方法中采用的是酸性礦化劑。
目前福田結(jié)晶技術(shù)研究所正在與日本東北大學(xué)及旭化成等聯(lián)手推進(jìn)研發(fā)。比如，與旭化成成功試制出了可進(jìn)行800℃高溫處理的制造裝置。
福田結(jié)晶技術(shù)研究所曾于2007年前后利用氨熱法試制成功了2英寸GaN基板，但當(dāng)時存在因混入雜質(zhì)而帶色等結(jié)晶純度問題。為了獲得更高純度的GaN結(jié)晶，該公司重新致力于基礎(chǔ)性實驗。目前已逐步取得成果。
比如，作為雜質(zhì)的氧的濃度逐漸降低，而且稱為“位錯”的結(jié)晶缺陷也比現(xiàn)有GaN基板產(chǎn)品減少，達(dá)到了103cm-2左右。另外，生長速度也超過了公認(rèn)為實用化標(biāo)尺的100μm/天。今后的目標(biāo)是在2012年之前使利用氨熱法制備的高純度GaN基板達(dá)到2英寸。
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