凭借独特技术,ALLOS开发出硅基氮化镓Micro LED晶圆

为了解决芯片尺寸不匹配的问题并应对Micro LED生产量的挑战,德国Micro LED技术厂商ALLOS 应用其独特的应变工程技术,展示 200mm 硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 晶圆片的出色一致性和可重复性,并同时说明其 300mm 晶圆的成功发展蓝图。

良率是Micro LED显示器的成功的关键,并且会直接影响生产的复杂性和成本。为了降低所需的成本,必须采用大芯片直径。这对于Micro LED应用而言尤其如此,Micro LED需要整合CMOS生产线的芯片与 LED晶圆片整合(譬如利用接合方式)。对比蓝宝石基氮化镓 (GaN-on-sapphire) 实现的更小直径,匹配的芯片直径还能促进其作用。ALLOS 团队采用其独有的应变工程技术来进一步提高波长一致性,并于 2019 年 2 月在 Veeco 的 Propel 产品上展示了 200mm 的 GaN-on-Si LED 晶圆片,标准差 (STDEV) 低至 0.6nm。

ALLOS 的最新研究结果显示,该技术现具有出色的可复制性,200mm 的波长一致性始终低于 1nm STDEV。ALLOS 联合创始人之一 Alexander Loesing 表示,与此同时,公司还达到了所有其他生产要求,例如弓小于 40 μm,SEMI 标准厚度为 725 μm。在将 CMOS 芯片粘合到 LED 外延片时,这些参数非常重要。结果令人印象深刻,因为公司的技术团队仅在对这项工作投入非常有限的时间和资源的情况下,推动了 GaN 技术的发展。

图 1:用于Micro LED 应用的 200mm GaN-on-Si 晶圆片波长一致性已能重复达成

ALLOS 的技术长 Atsushi Nishikawa 博士指出,公司的前身 AZZURRO 已率先在市场上推出了 150mm 商用产品,后来又推出了 200mm GaN-on-Si 外延片。下一个挑战自然是生产 300mm 外延片。当为如此大的芯片设计的首个反应器 Veeco ImPulse 面世时,ALLOS便着手应对这一挑战。

ALLOS 证实,其技术已在此新反应器上成功扩展 300mm。特别是,ALLOS 独有的应变工程技术和出众的晶体质量如预期的一样适用于 300mm。

图 2:用于 Micro LED 的 300mm GaN-on-Si 晶圆片

相比于 LED 行业的其他因素,从 100mm 直径(典型的蓝宝石基氮化镓芯片尺寸)按比例增大对于 Micro LED 的业务影响更大。使用大直径除了能够降低单位面积成本效果之外,用于 Micro LED 生产的 200mm 和 300mm GaN-on-Si 晶圆片还能比传统 LED 生产线的成本更低和生产精度更高的 CMOS 设施。他还能造成更进一步的影响,因为大多数 Micro LED 生产模式采用大面积使用大面积转印技术,或是整合单片显示器:

图 3:放大的芯片尺寸:由于显示器的匹配矩形形状或至圆形芯片的转印,可透过改善面积利用率来实现额外的成本效益。

关于 300mm 晶圆的优势,Loesing 总结道,对于 Micro LED 显示器来说,大芯片尺寸的面积利用率更高,单是这一点就能实现 300mm 外延片 40% 的成本优势。加上 CMOS 生产线带来的其他成本优势和生产优势,这使得领先的业内厂商开始评估基于 300mm GaN-on-Si 的 Micro LED 显示器。(来源:ALLOS)

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