為了解決芯片尺寸不匹配的問題并應(yīng)對Micro LED生產(chǎn)量的挑戰(zhàn)，德國Micro LED技術(shù)廠商ALLOS 應(yīng)用其獨(dú)特的應(yīng)變工程技術(shù)，展示 200mm 硅基氮化鎵 (GaN-on-Si) 晶圓片的出色一致性和可重復(fù)性，并同時說明其 300mm 晶圓的成功發(fā)展藍(lán)圖。

良率是Micro LED顯示器的成功的關(guān)鍵，并且會直接影響生產(chǎn)的復(fù)雜性和成本。為了降低所需的成本，必須采用大芯片直徑。這對于Micro LED應(yīng)用而言尤其如此，Micro LED需要整合CMOS生產(chǎn)線的芯片與 LED晶圓片整合（譬如利用接合方式）。對比藍(lán)寶石基氮化鎵 (GaN-on-sapphire) 實(shí)現(xiàn)的更小直徑，匹配的芯片直徑還能促進(jìn)其作用。ALLOS 團(tuán)隊(duì)采用其獨(dú)有的應(yīng)變工程技術(shù)來進(jìn)一步提高波長一致性，并于 2019 年 2 月在 Veeco 的 Propel 產(chǎn)品上展示了 200mm 的 GaN-on-Si LED 晶圓片，標(biāo)準(zhǔn)差 (STDEV) 低至 0.6nm。

ALLOS 的最新研究結(jié)果顯示，該技術(shù)現(xiàn)具有出色的可復(fù)制性，200mm 的波長一致性始終低于 1nm STDEV。ALLOS 聯(lián)合創(chuàng)始人之一 Alexander Loesing 表示，與此同時，公司還達(dá)到了所有其他生產(chǎn)要求，例如弓小于 40 μm，SEMI 標(biāo)準(zhǔn)厚度為 725 μm。在將 CMOS 芯片粘合到 LED 外延片時，這些參數(shù)非常重要。結(jié)果令人印象深刻，因?yàn)楣镜募夹g(shù)團(tuán)隊(duì)僅在對這項(xiàng)工作投入非常有限的時間和資源的情況下，推動了 GaN 技術(shù)的發(fā)展。

圖 1：用于Micro LED 應(yīng)用的 200mm GaN-on-Si 晶圓片波長一致性已能重復(fù)達(dá)成

ALLOS 的技術(shù)長 Atsushi Nishikawa 博士指出，公司的前身 AZZURRO 已率先在市場上推出了 150mm 商用產(chǎn)品，后來又推出了 200mm GaN-on-Si 外延片。下一個挑戰(zhàn)自然是生產(chǎn) 300mm 外延片。當(dāng)為如此大的芯片設(shè)計的首個反應(yīng)器 Veeco ImPulse 面世時，ALLOS便著手應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

ALLOS 證實(shí)，其技術(shù)已在此新反應(yīng)器上成功擴(kuò)展 300mm。特別是，ALLOS 獨(dú)有的應(yīng)變工程技術(shù)和出眾的晶體質(zhì)量如預(yù)期的一樣適用于 300mm。

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

相比于 LED 行業(yè)的其他因素，從 100mm 直徑（典型的藍(lán)寶石基氮化鎵芯片尺寸）按比例增大對于 Micro LED 的業(yè)務(wù)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，用于 Micro LED 生產(chǎn)的 200mm 和 300mm GaN-on-Si 晶圓片還能比傳統(tǒng) LED 生產(chǎn)線的成本更低和生產(chǎn)精度更高的 CMOS 設(shè)施。他還能造成更進(jìn)一步的影響，因?yàn)榇蠖鄶?shù) Micro LED 生產(chǎn)模式采用大面積使用大面積轉(zhuǎn)印技術(shù)，或是整合單片顯示器：

圖 3：放大的芯片尺寸：由于顯示器的匹配矩形形狀或至圓形芯片的轉(zhuǎn)印，可透過改善面積利用率來實(shí)現(xiàn)額外的成本效益。

關(guān)于 300mm 晶圓的優(yōu)勢，Loesing 總結(jié)道，對于 Micro LED 顯示器來說，大芯片尺寸的面積利用率更高，單是這一點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn) 300mm 外延片 40% 的成本優(yōu)勢。加上 CMOS 生產(chǎn)線帶來的其他成本優(yōu)勢和生產(chǎn)優(yōu)勢，這使得領(lǐng)先的業(yè)內(nèi)廠商開始評估基于 300mm GaN-on-Si 的 Micro LED 顯示器。（來源：ALLOS）

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