Micro LED:晶能光電矽襯底GaN基技術的又一重大應用機會

因具有超高解析度,高色彩飽和度,納秒級回應時間以及低功耗等優點,Micro LED成為Apple、Sony、Facebook、Samsung、LG、Osram、Nichia等國際大廠爭相佈局的新世代顯示技術。

作為全球矽襯底GaN基LED技術的領跑者,晶能光電最近也將目光投向了Micro LED。

Micro LED晶片路線的選擇,必須要考慮到成本、良率、以及和轉移/鍵合工藝的相容。外延片尺寸越大,不但可以降低晶片成本,提高外延面積利用率,而且更容易相容IC工藝以提升Micro LED生產效率和良率。

晶能光電副總裁付羿表示,目前只有矽襯底GaN基LED實現了8英寸量產,並且在單片MOCVD腔體中取得了8英寸外延片內波長離散度小於1nm的優異均勻性,這對於Micro LED來說至關重要。商用的12英寸及以上的矽圓晶已經完全成熟,隨著高均勻度MOCVD外延大腔體的推出,矽襯底LED外延升級到更大圓晶尺寸不存在本質困難。

付羿介紹到,矽襯底GaN 基LED採用化學濕法去除襯底工藝以獲取LED薄膜晶片,這種濕法剝離避免了對LED外延層的損傷,對保證微小電流驅動的Micro LED的光效和良率非常關鍵。

作為比較,藍寶石襯底鐳射剝離對GaN外延層的損傷難以避免,並且可以預見,當藍寶石襯底能夠升級到更大尺寸後,鐳射剝離襯底良率的挑戰會越來越大。在薄膜晶片制程中,雖然SiC和GaN襯底LED不需要鐳射剝離,但由於這兩種襯底的價格極高(尤其是大尺寸襯底),將加大Micro LED與OLED的市場競爭難度。

他指出,目前Micro LED薄膜晶片的結構設計分為倒裝(同側雙電極)和垂直(上下電極)兩種。對於典型尺寸的Micro LED(晶片邊長不超過10μm),如果採用同側雙電極結構,和控制背板的一次鍵合就可以完成正負極連接,但在鍵合過程中容易出現正負電極短路,同時對鍵合精確度也有很大挑戰。與此相比,上下電極的薄膜垂直Micro LED更有助於鍵合良率,但需要增加一層共陰(或者共陽)的透明電極。

總之,無論後端工藝要求同側雙電極結構還是上下電極結構,大尺寸矽襯底LED薄膜晶片制程都能夠相應製備低成本、高良率的Micro LED晶片。

付羿認為,低成本、大尺寸、可無損剝離的矽襯底薄膜LED工藝將有力推動Micro LED的開發與產業化。

對於晶能光電加入Micro LED的研究陣營,易美芯光CTO劉國旭博士評論道:「矽襯底GaN基技術的特性是製造Micro LED晶片的天然選擇,晶能光電在矽襯底GaN基LED領域積累了十餘年的技術和量產經驗,如能轉移至Micro LED,Micro LED的應用將會向前邁一大步。」

或許正如劉國旭所說:Micro LED或將是晶能光電的又一重大應用機會!

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