硅基氮化镓外延片将 microLED 应用于硅产业领域

近日，为了解决晶片尺寸不匹配的问题并应对 microLED生产产量方面的挑战，ALLOS 应用其独特的应变工程技术，展示了 200 mm 硅基氮化镓 （GaN－on－Si） 外延片的出色一致性和可重复性。此外，公司还报告了其 300 mm 外延片的成功发展蓝图。

产量对于 microLED 显示器的成功起着至关重要的作用。它会直接影响生产的复杂性和成本。为了降低所需的成本，必须采用大晶片直径。这对于 microLED 应用而言尤其如此，它将来自 CMOS 生产线的晶片与 LED 外延片集成（如通过粘合）。对比蓝宝石基氮化镓 （GaN－on－sapphire） 实现的更小直径，匹配的晶片直径甚至还起到了促进作用。ALLOS 团队已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 200 mm 的 GaN－on－Si LED 外延片，标准差 （STDEV） 低至 0．6 nm。

ALLOS 的最新研究结果表明，该技术现具有出色的可复制性，200 mm 的波长一致性始终低于 1 nm STDEV。“与此同时，我们还达到了所有其他生产要求，例如弓小于 40 mm，SEMI 标准厚度为 725 mm。在将 CMOS 晶片粘合到 LED 外延片时，这些参数非常重要。”ALLOS 联合创始人之一 Alexander Loesing 表示，“这些结果令人印象深刻，因为我们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 microLED 应用的 200 mm GaN－on－Si 外延片波长一致性的可复制性。

ALLOS 的首席技术官 Atsushi Nishikawa 博士在谈到这一成就时指出：“我们公司的前身 AZZURRO 已率先在市场上推出了 150 mm 商用产品，后来又推出了 200 mm GaN－on－Si 外延片。下一个挑战自然是生产 300 mm 外延片。当为如此大的晶片设计的首个反应器 Veeco ImPulse 面世时，我们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 300 mm。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 300 mm。

图 2：用于 microLED 的 300 mm GaN－on－Si 外延片。

“率先将 III 族氮化物技术应用于 300 mm 令我们感到非常兴奋。它证明了我们的应变工程技术的可靠性，我们也希望为 microLED 客户提供这项技术。”ALLOS 联合创始人之一 Nishikawa 补充道。

相比于 LED 行业的其他因素，从 100 mm 直径（典型的蓝宝石基氮化镓晶片尺寸）按比例增大对于 microLED 的业务影响更大。使用大直径除了众所周知的降低单位面积成本效果之外，用于 microLED 生产的 200 mm 和 300 mm GaN－on－Si 外延片还允许使用比传统 LED 生产线成本更低和生产精度更高的 CMOS 设施。它还具有更深远的影响，因为大多数 microLED 生产概念要么包含使用大面积传输戳记的传质技术，要么是单片集成显示器：

图 3：放大的晶片尺寸：由于显示器的匹配矩形形状或至圆形晶片的传输戳记，可通过改善面积利用率来实现额外的成本效益。

关于 300 mm 外延片的优势，Loesing 总结道：“对于 microLED 显示器来说，大晶片尺寸的面积利用率更高，单是这一点就能实现 300 mm 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 300 mm GaN－on－Si 的 microLED 显示器。”