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半导体技术的硅基氮化镓晶圆,ALLOS将掀起Micro LED产业革命|LEDinside访谈
(2024年7月13日更新)

能达到高分辨率、高对比度、高亮度显示效果Micro LED早在2012年,初代样品就出现在显示器上,但由于制造过程难度大,仍被业界视为「梦幻级产品」。近年来,在大厂领导的推动下,虽然样品越来越多,但根据业内人士的估计,真正进入市场消费端至少需要3年时间。

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为突破Micro LED显示技术的发展必然会解决巨大转移过程的巨大困难。目前,许多技术单位已经开发了不同方向的转移方式,包括转移印刷、流体组装、喷墨打印等,但这些方法是后续的Micro LED在芯片处理过程中,始终受到低良率的限制,难以满足求。

然而,德国雷晶技术公司ALLOS跳出现有的框架,指出它GaN-on-Si硅基氮化镓LED解决上述各种问题的技术Micro LED挑战的关键是突破现有的良率限制,迎接量产目标。

ALLOS技术长Atsushi Nishikawa博士接受LEDinside采访解释了他们的推动GaN-on-Si如何彻底颠覆硅基氮化镓技术?Micro LED工艺技术的发展路径,创造新的工业生态系统。

ALLOS技术长Atsushi Nishikawa医生;图片来源:ALLOS

抛开蓝宝石基板,用GaN-on-Si晶圆跳出现在Micro LED制程限制

ALLOS目前正在积极推进Micro LED导入显示技术GaN-on-Si硅基氮化镓晶圆应用,走出另一个蓝宝石基板LED晶圆技术完全不同。Nishikawa认为硅基晶圆的使用将是Micro LED技术推广的关键解方。

「用硅基板代替蓝宝石制造Micro LED芯片可以大大提高良率和成本优势」Nishikawa指出硅基版制作的指出LED芯片,在Micro LED显示工艺有三大优势。

首先,如果使用硅基晶圆,LED芯片制造商可以与半导体晶圆制造商合作,使用成熟的半导体设备来处理小的Micro LED无需投资新设备,芯片可以达到更高的精度。此外,处理AR当使用单片晶圆微显示器时,更大尺寸的硅基板LED晶圆可直接结合CMOS驱动背板,无需多次转移步骤。最后,在转移完成时,去除硅基板的技术也比分离蓝宝石基板更成熟,消除了结构弱化和雷分离的可能影响LED芯片发光效率的方法。

ALLOS说明硅晶圆LED能达到更高效的效率Micro LED制程

换句话说,现在Micro LED显示技术面临的主要问题,包括大量转移、芯片检测和驱动集成,大多数可以通过硅基晶圆的集成LED,以及改进半导体设备技术。

然而,一旦目标是使用大尺寸硅基,LED当半导体工艺技术直接集成驱动背板时,晶圆本身的均匀性更为重要,这也是ALLOS技术核心。

独家技术实现高均匀性200 mm硅基晶圆,携手KAUST研发红光LED

「ALLOS的200mm(8寸)GaN-on-Si晶圆已达到量产标准!」Nishikawa强调,ALLOS重复生产波长一致性高的200技术 mm波长标准差低于晶圆 1 nm。

Nishikawa说明大尺寸硅晶圆LED挑战很高,因为发光波长的差异很容易受到多量子井温度变化的影响。即使温度只有轻微变化,晶圆的均匀性和波长的一致性也会发生变化。更麻烦的是,晶圆的形状会在冷却过程中发生变化,很容易破裂。ALLOS芯片在冷却过程中通过独家应变工程技术改变形状。

ALLOS应变工程技术可以严格控制温度,设计完美的弧度,使芯片在冷却过程后完全平整。

目前ALLOS能够产生的波长一致性低于0.6 nm的200 mm Micro LED晶圆,完全没有裂纹。其反复产生的波长均匀性低于1 nm晶圆也证实了其技术的量产能力。ALLOS正试图让已经实现的300 mm晶圆的均匀性也可以达到与量产性相同的水平。

ALLOS打造的300mm/12寸硅基Micro LED晶圆

除继续投资300外 mm晶圆研发,ALLOS最近,阿布都拉国王科技大学也宣布KAUST合作,共同开发硅基板红光Micro LED。

KAUST今年早些时候,该团队宣布开发一种高效的晶体生长系统InGaN红光Micro LED,下一步将和ALLOS合作,在硅基晶圆上应用这种方法,加速全彩Micro LED显示制造技术。

结合半导体技术,大尺寸硅晶圆降低了成本Micro LED生态系

谈及对于Micro LED技术展望,Nishikawa强调:「采用大尺寸硅基晶圆和半导体结合技术设备将加速Micro LED显示技术进入市场的关键。」

ALLOS还通过技术证书,2000 mm均匀性高,无裂纹Micro LED硅晶圆可以量产,也可以量产Nordic代理该技术也适用于更大尺寸的300 mm。Nishikawa指出大型硅晶圆不仅可以降低单位面积的成本,还可以导入更精细的半导体CMOS生产线在良率和成本上都优于传统LED生产模式。因此,他认为半导体技术的结合将是Micro LED量产的机会。

事实上,导入半导体设备Micro LED工艺也是目前很多厂商看好的方向。最近夏普开发的传言Micro LED显示器是由鸿海集团内部的半导体技术制成的。TrendForce分析师余超还指出,苹果可能会利用台积电的半导体设备开发新的设备Micro LED转移技术。

而ALLOS硅晶圆技术将加速驱动Micro LED预计与半导体技术的整合也将被取代Micro LED添加更多的异质界面解决方案。目前ALLOS与产业链合作伙伴合作,继续推进大尺寸晶圆开发,进一步减少Micro LED展示制造成本,并期待延长更多的合作机会Micro LED硅晶圆技术发扬光大。(文:LEDinside)


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