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重大发明:山东邻社信息硅衬底氮化镓加持,M

文章出处:未知 人气:发表时间:2022-08-19 23:02
Micro LED被誉为新世代显示技术,但目前仍面临关键技术、良率、和成本的挑战。
 
微米级的Micro LED已经脱离了常规LED工艺,迈入类IC制程。相对其它竞争方案,大尺寸硅衬底氮化镓(GaN)Micro LED技术在制程良率、圆晶成本、IC工艺兼容度等方面具有显著优势,已成为业内公认的重要技术路线之一。
 
当前,Plessey、ALLOS 、STRATACACHE、Aledia、MICLEDI等国际企业都在专注于硅衬底Micro LED的开发。在国内,以晶能光电为产业界代表,硅衬底Micro LED技术开发同样汇聚了强大的推动力量。
 
在2022集邦咨询第三代半导体前沿趋势研讨会上,晶能光电外延工艺经理周名兵详细介绍了公司在硅衬底氮化镓Micro LED外延和芯片方面的进展。
周名兵指出,Micro LED显示技术在亮度、光效、可靠性、响应时间、色彩饱和度等方面具有优势,应用范围覆盖AR、HUD、透明显示、柔性显示,可穿戴设备、高端显示屏等等。
 
据TrendForce集邦咨询调研,到2026年,预估Micro LED AR智慧眼镜微显模组产值将达3,830万美元,Micro LED高端显示屏的芯片产值将达45亿美元。
 
据悉,目前Micro LED仍面临着来自技术和成本的双重挑战。据悉,业界仍需克服红光光效、激光转移、晶圆键合、全彩化、检测和修复等技术挑战。周名兵认为,硅衬底GaN技术可以极大提升Micro LED的制程良率。对Micro LED而言,硅衬底GaN技术相对传统的蓝宝石衬底GaN技术拥有某些关键优势,包括大尺寸上的波长一致性、衬底无损去除、晶圆翘曲控制、CMOS键合良率等等。
 
周名兵认为,从市场渗透率的要求来看, 到2027年Micro LED芯片和模组的综合成本需要降低95%。8英寸及以上的硅衬底GaN技术。结合高生产率的成熟类IC制程,将是实现Micro LED生产成本大幅度下降的唯一途径。
 
他解释,衬底尺寸从4英寸升级到8英寸,单位圆晶面积上产出的芯片数量将增加25%;从8英寸升级到12英寸,单位圆晶面积的芯片产出将再增加15%。采用8英寸硅衬底GaN圆晶,每个Micro LED微显模组的BOM成本只有4英寸蓝宝石方案的30%(含外延,芯片和CMOS背板)。
晶能光电深耕硅衬底GaN产业化技术十五余年,产品线覆盖外延、芯片、器件、模组链条。公司的硅衬底GaN LED已广泛应用于手机闪光灯,移动照明、车载照明和显示、mini直显,得到了市场的高度认可。据悉,晶能光电的硅衬底GaN基LED外延产品已成功从4英寸升级到8英寸。
 
周名兵介绍,为了提高硅衬底上GaN的晶体质量,晶能光电不断开发创新的GaN外延技术,如通过采用异质外延的应力积累和释放模型优化生长,利用晶格应力诱导位错反应,在总外延层厚度5微米条件下,可以稳定量产位错密度~1.5E8/c㎡的硅衬底GaN外延片;晶能光电还通过采用薄buffer技术获得总厚度超过8微米的低翘曲8英寸硅衬底GaN 外延层,为制备高性能的硅衬底GaN光电器件提供了关键的大尺寸材料平台。
 
晶能光电也在不断开发具有自主知识产权的硅衬底LED器件技术。周名兵指出,晶能光电主要采用硅垂直结构芯片工艺,通过Ag镜、光刻、刻蚀、ITO、去硅、bonding等特色工艺获得高良率,高光效的垂直器件。
 
周名兵特别提到,晶能光电正在积极开展针对Micro LED全彩技术的攻关。据悉,目前,业界实现Micro LED的全彩化的技术途径包括:
 
1、全InGaN方案。该方案中,蓝光和绿光属于InGaN体系,晶能光电已成功实现高效的蓝绿光LED;而红光LED是Micro LED技术的重大瓶颈之一,晶能光电在InGaN红光的开发上已取得初步成果,目前正在和合作伙伴进行InGaN红光器件性能的进一步提升。
 
2、QD色转换。该方案主要是蓝光Micro LED+QD或紫光Micro LED+QD。晶能光电正在和合作伙伴一起开发单片全彩的QDCC Micro LED方案。
 
3.、InGaN蓝、绿光Micro LED和AlGaInP红光Micro LED组合。
 
“要实现低成本、高良率、高可靠性的Micro LED,大尺寸的硅外延技术是比较重要的实现途径。”周名兵再次强调,晶能光电在大尺寸硅衬底上的GaN外延技术深度耕耘,目前已开发了从365nm到650nm全色系8英寸硅衬底LED外延片,并在外延参数、器件光效、一致性、可靠性等关键方面进行了全方位的优化。
 
晶能光电于2021年9月成功制备了红、绿、蓝三基色硅衬底Micro LED阵列,在Micro LED全彩芯片开发上迈出了关键的一步。
 
在此基础上,晶能光电于2022年成功制备8μm pitch像素矩阵并进行切割,实现了R、G、B三基色Micro LED矩阵的点亮。据悉,晶能光电即将推出键合在CMOS底板上的Micro LED微显屏。

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