【前沿技術(shù)】MicroLED的檢測(cè)挑戰(zhàn)與應(yīng)用普及

來(lái)源：《半導(dǎo)體芯科技》雜志12/1月刊

隨著MicroLED顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，其未來(lái)市場(chǎng)應(yīng)用前景開(kāi)始逐步實(shí)現(xiàn)。近日，KLA顯示事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理蔣仕元（Willy Chiang）就MicroLED面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)，以及對(duì)于 MicroLED應(yīng)用普及路線(xiàn)等問(wèn)題與讀者分享了其觀(guān)點(diǎn)，可供參考。

MicroLED顯示器未來(lái)能否被市場(chǎng)廣泛接受，主要挑戰(zhàn)是技術(shù)的成熟度和成本; 通過(guò)檢測(cè)與修補(bǔ)來(lái)提升端到端的綜合制程良率（Combined Process Yield），降低制程不良機(jī)率，以減少材料浪費(fèi)，并搭配修補(bǔ)來(lái)提升整體良率。

與傳統(tǒng)的LED與MiniLED制程相比，以下因素導(dǎo)致了檢測(cè)方法的差異與挑戰(zhàn)，晶粒大小與型式：由于LED晶粒大小與型式會(huì)影響之后巨量轉(zhuǎn)移的方式，在晶粒制造過(guò)程必須挑選好晶粒（KGD），加上晶粒愈小愈有利降低成本，晶圓外延片與晶粒生產(chǎn)中所選擇的制程設(shè)備與良率控管便成為關(guān)鍵。

驅(qū)動(dòng)背板的設(shè)計(jì)：與傳統(tǒng)顯示器的像素與周邊線(xiàn)路分開(kāi)設(shè)計(jì)不同，無(wú)邊框背板的電路設(shè)計(jì)必須將像素與周邊線(xiàn)路一起設(shè)計(jì)在顯示區(qū)，光學(xué)檢測(cè)與電性檢測(cè)都必須因應(yīng)施策。巨量轉(zhuǎn)移的方法：在指定時(shí)間內(nèi)要完成10億顆左右MicroLED晶粒的位置偏移計(jì)算，對(duì)算法與計(jì)算機(jī)能力的提升都是一大挑戰(zhàn)。

Willy:

據(jù) SID 2021 年報(bào)告顯示，對(duì)平面顯示器而言，價(jià)格一直是普及化的關(guān)鍵門(mén)檻。對(duì)照LCD花了25年的時(shí)間才從$30k/m2 降價(jià)到 $100/m2，這也是對(duì)于MicroLED不可避免的挑戰(zhàn)。雖然MicroLED在技術(shù)上展現(xiàn)許多的優(yōu)點(diǎn)，但在量產(chǎn)（HVM）路途上還是充滿(mǎn)整合的挑戰(zhàn)，仍需要未來(lái)幾年不斷的完善。

此外，晶粒大小與巨量轉(zhuǎn)移是兩大影響顯示器生產(chǎn)成本的主因;當(dāng)前晶粒逐漸縮小到<10μm時(shí)，無(wú)塵室與機(jī)臺(tái)潔凈度設(shè)計(jì)、檢測(cè)靈敏度便成為良率高低的關(guān)鍵因素，但現(xiàn)有無(wú)塵室未必符合這些生產(chǎn)要素， 這一生產(chǎn)條件須從新廠(chǎng)規(guī)劃著手。 目前巨量轉(zhuǎn)移的生產(chǎn)速度與設(shè)備費(fèi)用，其性?xún)r(jià)比尚未趕上主流LCD或OLED制程，以市面最快的巨量轉(zhuǎn)移生產(chǎn)，大約每小時(shí)制作1.5臺(tái)4K電視，這尚未達(dá)到量 產(chǎn)（HVM）目標(biāo)，何況良率折損還需額外修補(bǔ)，提升巨量轉(zhuǎn)移的速度與良率是當(dāng)務(wù)之急。

Willy:

不同顯示器所用的背板不同，如硅基板（CMOS Si Wafer）、薄膜陣列玻璃基板（TFT array glass）、印刷電路板（PCB），分屬不同的制造領(lǐng)域，加上不同分辨率（PPI），這些因素都會(huì)影響檢測(cè)技術(shù)。

MicroLED普及應(yīng)用的時(shí)程則取決于B2B或B2C的市場(chǎng)設(shè)定，拼接電視在虛擬攝影棚和公共顯示可以于2022年立即用于B2B市場(chǎng)，部分高端用戶(hù)也對(duì)模擬飛行與家庭電影有高度興趣。MicroLED手表有其顯示優(yōu)越性，可在不同外在環(huán)境條件下使用，可于2024年逐漸取代OLED手表，但價(jià)格還是普及B2C市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。至于車(chē)用顯示器，應(yīng)當(dāng)隨著節(jié)能減碳議題發(fā)酵，在2025年隨電動(dòng)車(chē)的市占率逐年提升，也唯有MicroLED 可以適用各種駕駛情境，在強(qiáng)光下開(kāi)車(chē)變得更安全。

Willy:

以4K拼接電視為例。我們發(fā)現(xiàn)MicroLED 用的背板往往具有相當(dāng)長(zhǎng)的比對(duì)間距，且像素圖案不具重復(fù)性，必須改變像素對(duì)像素比對(duì)（pixel to pixel），升級(jí)到芯片到芯片比對(duì)（die to die）的算法，需高速計(jì)算能力（HPC）來(lái)進(jìn)行完整的影像處理，以滿(mǎn)足更復(fù)雜背板設(shè)計(jì)所需要的缺陷檢出靈敏度。

其次，與過(guò)去的背板設(shè)計(jì)相比，KLA 發(fā)現(xiàn)MicroLED 背板需要更多的晶體管與電容元件來(lái)做為補(bǔ)償電路，如此才能呈現(xiàn)高品質(zhì)畫(huà)面。為了達(dá)到 MicroLED 顯示器的動(dòng)態(tài)切換和像素均勻性要求，這意味著背板電測(cè)需要完整測(cè)試電路的功能性，判定顯示像素亮度的均勻性，并檢出無(wú)效像素。

Willy:

KLA 多年以來(lái)深耕半導(dǎo)體、平面顯示與先進(jìn)封裝領(lǐng)域，應(yīng)用過(guò)去累積的經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理MicroLED 所遇到的新挑戰(zhàn); 不管硅晶圓（Si Wafer）或薄膜玻璃基板領(lǐng)域，過(guò)去都擁有許多量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)尚未統(tǒng)一的MicroLED 應(yīng)用，公司各領(lǐng)域?qū)＜乙策m時(shí)提出解決方案，協(xié)助客 戶(hù)及早進(jìn)入量產(chǎn)（HVM）規(guī)劃。

MicroLED從外延片到終端顯示器， KLA 擁有許多經(jīng)市場(chǎng)驗(yàn)證的制程與制程監(jiān)控解決方案，可以滿(mǎn)足獨(dú)特又嚴(yán)苛的 MicroLED 生產(chǎn)流程所面臨的各種新挑戰(zhàn)，同時(shí)協(xié)助客戶(hù)達(dá)成高良率目標(biāo)，KLA 秉持服務(wù)產(chǎn)業(yè)的精神，與MicroLED 客戶(hù)充分合作，共同開(kāi)創(chuàng)未來(lái)的顯示技術(shù)。