Micro LED被譽為新時代顯示技術，但目前仍面臨關鍵技術、良率、和成本的挑戰。
微米級的Micro LED已經脫離了常規LED工藝，邁入類IC制程。相對其它競爭方案，大尺寸硅襯底氮化鎵（GaN）Micro LED技術在制程良率、圓晶成本、IC工藝兼容度等方面具有顯著優勢，已成為業內公認的重要技術路線之一。
當前，Plessey、ALLOS 、STRATACACHE、Aledia、MICLEDI等國際企業都在專注于硅襯底Micro LED的開發。在國內，以晶能光電為產業界代表，硅襯底Micro LED技術開發同樣匯聚了強大的推動力量。
在2022集邦咨詢第三代半導體前沿趨勢研討會上，晶能光電外延工藝經理周名兵詳細介紹了公司在硅襯底氮化鎵Micro LED外延和芯片方面的進展。
大尺寸硅襯底GaN技術
助力Micro LED產業化
周名兵指出，Micro LED顯示技術在亮度、光效、可靠性、響應時間、色彩飽和度等方面具有優勢，應用范圍覆蓋AR、HUD、透明顯示、柔性顯示，可穿戴設備、高端顯示屏等等。
據TrendForce集邦咨詢調研，到2026年，預估Micro LED AR智慧眼鏡微顯模組產值將達3,830萬美元，Micro LED高端顯示屏的芯片產值將達45億美元。
據悉，目前Micro LED仍面臨著來自技術和成本的雙重挑戰。據悉，業界仍需克服紅光光效、激光轉移、晶圓鍵合、全彩化、檢測和修復等技術挑戰。周名兵認為，硅襯底GaN技術可以極大提升Micro LED的制程良率。對Micro LED而言，硅襯底GaN技術相對傳統的藍寶石襯底GaN技術擁有某些關鍵優勢，包括大尺寸上的波長一致性、襯底無損去除、晶圓翹曲控制、CMOS鍵合良率等等。
周名兵認為，從市場滲透率的要求來看， 到2027年Micro LED芯片和模組的綜合成本需要降低95%。8英寸及以上的硅襯底GaN技術。結合高生產率的成熟類IC制程，將是實現Micro LED生產成本大幅度下降的唯一途徑。
他解釋，襯底尺寸從4英寸升級到8英寸，單位圓晶面積上產出的芯片數量將增加25%；從8英寸升級到12英寸，單位圓晶面積的芯片產出將再增加15%。采用8英寸硅襯底GaN圓晶，每個Micro LED微顯模組的BOM成本只有4英寸藍寶石方案的30%（含外延，芯片和CMOS背板）。
深耕硅襯底氮化鎵，
晶能光電突破Micro LED技術
晶能光電深耕硅襯底GaN產業化技術十五余年，產品線覆蓋外延、芯片、器件、模組鏈條。公司的硅襯底GaN LED已廣泛應用于手機閃光燈，移動照明、車載照明和顯示、mini直顯，得到了市場的高度認可。據悉，晶能光電的硅襯底GaN基LED外延產品已成功從4英寸升級到8英寸。
周名兵介紹，為了提高硅襯底上GaN的晶體質量，晶能光電不斷開發創新的GaN外延技術，如通過采用異質外延的應力積累和釋放模型優化生長，利用晶格應力誘導位錯反應，在總外延層厚度5微米條件下，可以穩定量產位錯密度~1.5E8/c㎡的硅襯底GaN外延片；晶能光電還通過采用薄buffer技術獲得總厚度超過8微米的低翹曲8英寸硅襯底GaN 外延層，為制備高性能的硅襯底GaN光電器件提供了關鍵的大尺寸材料平臺。
晶能光電也在不斷開發具有自主知識產權的硅襯底LED器件技術。周名兵指出，晶能光電主要采用硅垂直結構芯片工藝，通過Ag鏡、光刻、刻蝕、ITO、去硅、bonding等特色工藝獲得高良率，高光效的垂直器件。
周名兵特別提到，晶能光電正在積極開展針對Micro LED全彩技術的攻關。據悉，目前，業界實現Micro LED的全彩化的技術途徑包括：
1、全InGaN方案。該方案中，藍光和綠光屬于InGaN體系，晶能光電已成功實現高效的藍綠光LED；而紅光LED是Micro LED技術的重大瓶頸之一，晶能光電在InGaN紅光的開發上已取得初步成果，目前正在和合作伙伴進行InGaN紅光器件性能的進一步提升。
2、QD色轉換。該方案主要是藍光Micro LED+QD或紫光Micro LED+QD。晶能光電正在和合作伙伴一起開發單片全彩的QDCC Micro LED方案。
3.、InGaN藍、綠光Micro LED和AlGaInP紅光Micro LED組合。
“要實現低成本、高良率、高可靠性的Micro LED，大尺寸的硅外延技術是比較重要的實現途徑。”周名兵再次強調，晶能光電在大尺寸硅襯底上的GaN外延技術深度耕耘，目前已開發了從365nm到650nm全色系8英寸硅襯底LED外延片，并在外延參數、器件光效、一致性、可靠性等關鍵方面進行了全方位的優化。
晶能光電于2021年9月成功制備了紅、綠、藍三基色硅襯底Micro LED陣列，在Micro LED全彩芯片開發上邁出了關鍵的一步。
在此基礎上，晶能光電于2022年成功制備8μm pitch像素矩陣并進行切割，實現了R、G、B三基色Micro LED矩陣的點亮。據悉，晶能光電即將推出鍵合在CMOS底板上的Micro LED微顯屏。
（來源：化合物半導體市場 ）
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