Micro LED技術的不斷突破,終端企業對Micro LED加持等種種積極信號,都讓LED顯示行業對Micro LED的未來發展充滿了信心。
(資料圖)
TrendForce集邦咨詢表示,看好Micro LED在頭戴式的AR穿透式智能眼鏡、穿戴式智能手表、車用智能駕駛座艙及透明顯示產品的發展,預估Micro LED芯片產值將從2022年的1,400萬美金,成長至2027年的12.4億美金,年復合成長率達150%。
當下,Micro LED在上游外延材料制造環節仍面臨不小的阻礙,若要進一步提升Micro LED外延的良率,降低生產成本,最終形成批量生產,MOCVD設備性能是關鍵。在2023年集邦咨詢新型顯示產業研討會上,愛思強副總經理方子文博士就如何實現Micro LED外延量產進行了深入解析。
Micro LED外延量產三大難題
方子文博士表示,如今Micro LED具有各式各樣的轉移方式,轉移過程對Micro LED芯片良率有著嚴苛的要求,若上游的外延材料環節不能保持一個較高的良率,將會對Micro LED的后續制造帶來較大生產成本影響,阻礙Micro LED量產進程。
若要保證外延片的良率,第一需要關注的就是缺陷密度,Micro LED外延片對缺陷密度較為嚴格,當缺陷控制在0.1/cm2以下時,外延生產良率才能夠得到保證,生產成本隨之也能得到控制。
第二是波長均勻性管理,方子文博士表示,要實現更好的均勻性,需更緊密的波長分布,目前行業大部分LED芯片廠商的分選波長范圍在3~4nm,而對于Micro LED而言,分選波長范圍應在2~4nm之間。傳統的顯示類芯片制造依賴于外延后的分選工藝,分選出高度波長集中度的芯片。此類生產流程由于芯片尺寸的下降,已經不適用于MicroLED的生產。適用MicroLED生產的MOCVD設備生產的外延片波長范圍需直接控制在2~4nm以內,其中包括外延片內,片間,以及爐間產出的所有外延面積。
從保障外延片品質入手,提升Micro LED生產效率,降低生產成本外,應用更大尺寸的外延片也是Micro LED成本考量的關鍵。傳統的LED行業普遍在4英寸,而Micro LED的生產工藝會擴大到6乃至8英寸,更大的襯底尺寸可以更好控制Micro LED的成本。
因此,為適應未來Micro LED的發展趨勢,助力成本的快速下降,目前愛思強對于MOCVD設備的研發,均往可適配8英寸外延片生產去設計與考量。
雖Micro LED外延生產仍面臨難點,但愛思強通過獨有的外延生產技術與最新的MOCVD設備,為Micro LED的批量生產提供了一個可行的方案。
基于行星式反應技術,打造Micro LED外延量產設備
方子文博士介紹,愛思強的行星式反應技術(Planetary technology)結合了晶圓級控制和批量生產技術,可以最低成本獲得高良率外延片。
具體而言,行星式反應技術采用了水平流模型,可更容易控制外延片的波長均勻性,為了讓水平流模型有效控制多片外延片的生長,愛思強通過行星式反應器大盤公轉、小盤自轉的方式把水平流模型拓展到多片機中。愛思強的MOCVD設備從而可具有單片機的優質外延波長均勻性管理與缺陷優化,同時還具備多片機的生產成本優勢。
基于行星式反應技術平臺,愛思強打造了兩款針對Micro LED生產的MOCVD設備:AIX G5+C以及今年初最新推出的G10-AsP。
AIX G5+C適配藍綠光Micro LED生產
AIX G5+C可更好地兼容藍綠光Micro LED的生產,設備采用了8x6英寸或5x8英寸的配置,適應各尺寸外延片生產。
對于波長均勻性問題,設備專有的行星式反應器平臺,配備C2C自動卡匣晶圓傳輸技術,能夠在外延過程中對薄膜表面溫度進行晶圓級控制,精準控制銦與多量子阱(MQW)的融合,幫助外延片實現更好的波長均勻性。
設備可將藍光外延片做到1.3nm的范圍內,綠光則可以做到1.5nm,轉換為4nm的情況下,產品良率可達到99.7%。方子文博士表示,AIX G5+C已可以做到一個穩定的波長數據,未來Micro LED外延的生產將全自動化,且生產結果統一,無需分選環節。
對于外延缺陷管理問題,搭載的原位清潔技術,和C2C晶圓自動化傳輸技術能夠在外延片制作過程中確保無顆粒污染薄膜,降低缺陷密度。
G10-AsP針對紅光Micro LED研發
針對紅光Micro LED的量產,愛思強推出同屬行星式反應技術平臺的最新MOCVD設備產品G10-AsP,是業界首款全自動AsP平臺。
設備同樣配備C2C自動卡匣晶圓傳輸、原位清潔等技術,對6英寸以及處理難度更高的8英寸紅光外延片均實現了優質的均勻性與缺陷管理。
成本方面也有明顯的優化,作為一款全自動設備,除更換零部件外,G10-AsP基本無需任何維護,只要補給充足的外延制造材料,即可保持持續運作,實現外延片的批量生產,且相較上一代設備節省了30%以上的成本。
小結
對于Micro LED批量生產難題,愛思強給予了全新MOCVD設備方案,進一步優化外延片生產良率與成本,并已獲得了LED企業的認可。
今年2月G10-AsP以及AIX G5+C設備已獲得ams OSRAM的驗證,用于生產基于8英寸的Micro LED產品。外延片;華燦光電則采用愛思強的AIX 2800G4-TM 和 AIX G5+ C 兩款MOCVD設備,進行Micro LED顯示技術的開發。
方子文博士表示,LED行業進入到Micro LED這一新興市場,需要一個創新性的外延生產解決方案,愛思強對MOCVD設備的均勻性、重復性、缺陷管理以及生產成本管理進行了升級,并標配了自動化技術,企業可直接導入進行Micro LED的生產。未來,愛思強將繼續攻堅Micro LED外延量產難題,助力Micro LED展現真正的價值。
來源:LEDinside
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