ALLOS 開發200 mm和300 mm GaN-on-Si晶圓片,拓展Micro LED應用領域

為了解決晶片尺寸不匹配的問題並應對Micro LED生產量的挑戰,ALLOS 應用其獨特的應變工程技術,展示200 mm矽基氮化鎵 (GaN-on-Si) 晶圓片的出色一致性和可重複性。並同時說明其300 mm晶圓的成功發展藍圖。

良率是Micro LED顯示器的成功的關鍵,並且會直接影響生產的複雜性和成本。為了降低所需的成本,必須採用大晶片直徑。這對於Micro LED應用而言尤其如此,Micro LED需要整合CMOS生產線的晶片與 LED晶圓片整合(譬如利用接合方式)。對比藍寶石基氮化鎵 (GaN-on-sapphire) 實現的更小直徑,匹配的晶片直徑還能促進其作用。ALLOS 團隊採用其獨有的應變工程技術來進一步提高波長一致性,並於 2019 年 2 月在 Veeco 的 Propel 產品上展示了 200 mm 的 GaN-on-Si LED 晶圓片,標準差 (STDEV) 低至 0.6 nm。

ALLOS 的最新研究結果顯示,該技術現具有出色的可複製性,200 mm 的波長一致性始終低於 1 nm STDEV。「與此同時,我們還達到了所有其他生產要求,例如弓小於 40 µm,SEMI 標準厚度為 725 µm。在將 CMOS 晶片粘合到 LED 外延片時,這些參數非常重要。」ALLOS 聯合創始人之一 Alexander Loesing 表示,「這些結果令人印象深刻,因為我們的技術團隊僅在對這項工作投入非常有限的時間和資源的情況下,推動了 GaN 技術的發展。」


圖 1:用於Micro LED 應用的 200 mm GaN-on-Si 晶圓片波長一致性已能重複達成

ALLOS 的技術長 Atsushi Nishikawa 博士指出:「我們公司的前身 AZZURRO 已率先在市場上推出了 150 mm 商用產品,後來又推出了 200 mm GaN-on-Si 外延片。下一個挑戰自然是生產 300 mm 外延片。當為如此大的晶片設計的首個反應器 Veeco ImPulse 面世時,我們便著手應對這一挑戰。」

ALLOS 證實,其技術已在此新反應器上成功擴展 300 mm。特別是,ALLOS 獨有的應變工程技術和出眾的晶體品質如預期的一樣適用於 300 mm。


圖 2:用於 Micro LED 的 300 mm GaN-on-Si 晶圓片。

「率先將 III 族氮化物技術應用於 300 mm 令我們感到非常興奮。它證明了我們的應變工程技術的可靠性,我們也希望為 microLED 客戶提供這項技術。」ALLOS 聯合創始人之一 Nishikawa 補充道。

相比於 LED 行業的其他因素,從 100 mm 直徑(典型的藍寶石基氮化鎵晶片尺寸)按比例增大對於 Micro LED 的業務影響更大。使用大直徑除了能夠降低單位面積成本效果之外,用於 Micro LED 生產的 200 mm 和 300 mm GaN-on-Si 晶圓片還能比傳統 LED 生產線的成本更低和生產精度更高的 CMOS 設施。他還能造成更進一步的影響,因為大多數 Micro LED 生產模式採用大面積使用大面積轉印技術,或是整合單片顯示器:


圖 3:放大的晶片尺寸:由於顯示器的匹配矩形形狀或至圓形晶片的轉印,可透過改善面積利用率來實現額外的成本效益。

關於 300 mm 晶圓的優勢,Loesing 總結道「對於 Micro LED 顯示器來說,大晶片尺寸的面積利用率更高,單是這一點就能實現 300 mm 外延片 40% 的成本優勢。加上 CMOS 生產線帶來的其他成本優勢和生產優勢,這使得領先的業內廠商開始評估基於 300 mm GaN-on-Si 的 Micro LED 顯示器。」

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