DOC《提名国家技术发明奖项目公示》

提名国家技术发明奖项目公示 项目名称 氮化物半导体大失配异质外延技术 完成单位 北京大学、东莞市中图半导体科技有限公司、 东莞市中镓半导体科技有限公司 提名者 江风益教授、祝世宁院士、刘明院士 提名人意见: 江风益教授 (国家技术发明一等奖获得者、南昌大学教授): 氮化物宽禁带半导体是实现短波长发光器件和高频大功率电子器件的核心材料体系,其外延生长是器件和系统研制的基础和关键技术.

该项目针对蓝宝石衬底上氮化物半导体大失配异质外延的缺陷控制问题开展了系统的研究和产业化工作,取得的主要发明成果包括:(1) 创新发展出光子准晶结构SiO2/Al2O3复合图形化蓝宝石衬底(PSS)技术,显著降低了GaN外延材料位错密度,提高了LED芯片光提取效率;

(2) 创新发展出一种刻蚀和沉积动态调控的二次掩膜PSS刻蚀新方法,实现了一套制造效率和品质比常规技术大幅提升的PSS产业化制备新技术;

(3) 创新发展出一种可有效抑制缺陷的纳米PSS上AlN侧向外延方法,研制出位错密度为已知国际报道最低的AlN外延材料;

(4) 创新发展出一种可有效抑制缺陷的边界温度控制外延方法,研制出室温电子迁移率为已知国际报道最高值的InN外延材料.该项目获得国家发明专利31件,发表SCI论文73篇,相关成果得到了国际同行的高度评价,国际知名半导体技术评论网站《Semiconductor Today》多次给予报道和评价.该项目成果培育出行业内有重要影响力的集PSS研发和生产为一体的高新技术企业,实现了批量生产,产品销往国内外,产生了显著经济效益和社会效益,为我国氮化物宽禁带半导体乃至第三代半导体技术和产业的发展作出了重要贡献. 提名该项目为国家技术发明奖 贰 等奖. 祝世宁院士 (技术学部院士、南京大学教授): 氮化物宽禁带半导体材料发展的主要瓶颈是大失配异质外延导致的高缺陷密度,这会严重影响相关器件和系统性能的提升.该项目针对这一技术瓶颈,长期致力于蓝宝石衬底上氮化物半导体的大失配外延和缺陷控制研究及其产业化,取得的主要发明成果包括:(1) 发明了光子准晶结构SiO2/Al2O3复合图形化蓝宝石衬底(PSS)技术,显著降低了GaN外延材料位错密度,提高了LED芯片光提取效率;

(2) 发明了一种刻蚀和沉积动态调控的二次掩膜PSS刻蚀新方法,实现了一套制造效率和品质比常规技术大幅提升的PSS产业化制备新技术;

(3) 发明了一种可有效抑制缺陷的纳米PSS上AlN侧向外延方法,研制出位错密度为国际报道最低的AlN外延材料;

(4) 发明了一种可有效抑制缺陷的边界温度控制外延方法,研制出室温电子迁移率为国际报道最高值的InN外延材料.该项目获得国家发明专利31件,发表SCI论文73篇,多次获得国际知名半导体刊物的报道和评价,培养了一批该领域优秀青年人才.利用这项目成果孵化出国内第一家专注于PSS研发和生产的高新技术企业,近三年累计销售超过12亿元,新增利润超过1.6亿元,占据国内市场份额的40%以上,成为全球规模最大的PSS制造商,实现了我国氮化物半导体外延用高品质PSS产业从无到有的跨越,有力推动了氮化物半导体技术和产业的发展. 提名该项目为国家技术发明奖 贰 等奖. 刘明院士 (信息学部院士、中科院微电子研究所研究员) 氮化物宽禁带半导体发展的主要瓶颈是大失配异质外延导致的材料高缺陷密度,需结合涉及大失配材料体系的衬底技术、外延技术及外延层/衬底相互作用规律加以解决.该项目针对蓝宝石衬底上氮化物半导体大失配外延的缺陷控制问题开展了系统的研究和产业化工作,取得的主要发明成果包括:(1) 创新发展出光子准晶结构SiO2/Al2O3复合图形化蓝宝石衬底(PSS)技术,显著降低了GaN外延材料位错密度,提高了LED芯片光提取效率;