面對Micro LED外延量產(chǎn)難題，愛思強(qiáng)如何破解？

Micro LED技術(shù)的不斷突破，終端企業(yè)對Micro LED加持等種種積極信號，都讓LED顯示行業(yè)對Micro LED的未來發(fā)展充滿了信心。

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(chǎn)品的發(fā)展，預(yù)估Micro LED芯片產(chǎn)值將從2022年的1,400萬美金，成長至2027年的12.4億美金，年復(fù)合成長率達(dá)150%。

當(dāng)下，Micro LED在上游外延材料制造環(huán)節(jié)仍面臨不小的阻礙，若要進(jìn)一步提升Micro LED外延的良率，降低生產(chǎn)成本，最終形成批量生產(chǎn)，MOCVD設(shè)備性能是關(guān)鍵。在2023年集邦咨詢新型顯示產(chǎn)業(yè)研討會上，愛思強(qiáng)副總經(jīng)理方子文博士就如何實(shí)現(xiàn)Micro LED外延量產(chǎn)進(jìn)行了深入解析。

Micro LED外延量產(chǎn)三大難題

方子文博士表示，如今Micro LED具有各式各樣的轉(zhuǎn)移方式，轉(zhuǎn)移過程對Micro LED芯片良率有著嚴(yán)苛的要求，若上游的外延材料環(huán)節(jié)不能保持一個(gè)較高的良率，將會對Micro LED的后續(xù)制造帶來較大生產(chǎn)成本影響，阻礙Micro LED量產(chǎn)進(jìn)程。

若要保證外延片的良率，第一需要關(guān)注的就是缺陷密度，Micro LED外延片對缺陷密度較為嚴(yán)格，當(dāng)缺陷控制在0.1/cm2以下時(shí)，外延生產(chǎn)良率才能夠得到保證，生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)更好的均勻性，需更緊密的波長分布，目前行業(yè)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(yīng)在2~4nm之間。傳統(tǒng)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(chǎn)流程由于芯片尺寸的下降，已經(jīng)不適用于MicroLED的生產(chǎn)。適用MicroLED生產(chǎn)的MOCVD設(shè)備生產(chǎn)的外延片波長范圍需直接控制在2~4nm以內(nèi)，其中包括外延片內(nèi)，片間，以及爐間產(chǎn)出的所有外延面積。

從保障外延片品質(zhì)入手，提升Micro LED生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本外，應(yīng)用更大尺寸的外延片也是Micro LED成本考量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的LED行業(yè)普遍在4英寸，而Micro LED的生產(chǎn)工藝會擴(kuò)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(yīng)未來Micro LED的發(fā)展趨勢，助力成本的快速下降，目前愛思強(qiáng)對于MOCVD設(shè)備的研發(fā)，均往可適配8英寸外延片生產(chǎn)去設(shè)計(jì)與考量。

雖Micro LED外延生產(chǎn)仍面臨難點(diǎn)，但愛思強(qiáng)通過獨(dú)有的外延生產(chǎn)技術(shù)與最新的MOCVD設(shè)備，為Micro LED的批量生產(chǎn)提供了一個(gè)可行的方案。

基于行星式反應(yīng)技術(shù)，打造Micro LED外延量產(chǎn)設(shè)備

方子文博士介紹，愛思強(qiáng)的行星式反應(yīng)技術(shù)（Planetary technology）結(jié)合了晶圓級控制和批量生產(chǎn)技術(shù)，可以最低成本獲得高良率外延片。

具體而言，行星式反應(yīng)技術(shù)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(qiáng)通過行星式反應(yīng)器大盤公轉(zhuǎn)、小盤自轉(zhuǎn)的方式把水平流模型拓展到多片機(jī)中。愛思強(qiáng)的MOCVD設(shè)備從而可具有單片機(jī)的優(yōu)質(zhì)外延波長均勻性管理與缺陷優(yōu)化，同時(shí)還具備多片機(jī)的生產(chǎn)成本優(yōu)勢。

基于行星式反應(yīng)技術(shù)平臺，愛思強(qiáng)打造了兩款針對Micro LED生產(chǎn)的MOCVD設(shè)備：AIX G5+C以及今年初最新推出的G10-AsP。

AIX G5+C適配藍(lán)綠光Micro LED生產(chǎn)

AIX G5+C可更好地兼容藍(lán)綠光Micro LED的生產(chǎn)，設(shè)備采用了8x6英寸或5x8英寸的配置，適應(yīng)各尺寸外延片生產(chǎn)。

對于波長均勻性問題，設(shè)備專有的行星式反應(yīng)器平臺，配備C2C自動卡匣晶圓傳輸技術(shù)，能夠在外延過程中對薄膜表面溫度進(jìn)行晶圓級控制，精準(zhǔn)控制銦與多量子阱（MQW）的融合，幫助外延片實(shí)現(xiàn)更好的波長均勻性。

設(shè)備可將藍(lán)光外延片做到1.3nm的范圍內(nèi)，綠光則可以做到1.5nm，轉(zhuǎn)換為4nm的情況下，產(chǎn)品良率可達(dá)到99.7%。方子文博士表示，AIX G5+C已可以做到一個(gè)穩(wěn)定的波長數(shù)據(jù)，未來Micro LED外延的生產(chǎn)將全自動化，且生產(chǎn)結(jié)果統(tǒng)一，無需分選環(huán)節(jié)。

對于外延缺陷管理問題，搭載的原位清潔技術(shù)，和C2C晶圓自動化傳輸技術(shù)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(fā)

針對紅光Micro LED的量產(chǎn)，愛思強(qiáng)推出同屬行星式反應(yīng)技術(shù)平臺的最新MOCVD設(shè)備產(chǎn)品G10-AsP，是業(yè)界首款全自動AsP平臺。

設(shè)備同樣配備C2C自動卡匣晶圓傳輸、原位清潔等技術(shù)，對6英寸以及處理難度更高的8英寸紅光外延片均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的均勻性與缺陷管理。

成本方面也有明顯的優(yōu)化，作為一款全自動設(shè)備，除更換零部件外，G10-AsP基本無需任何維護(hù)，只要補(bǔ)給充足的外延制造材料，即可保持持續(xù)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)外延片的批量生產(chǎn)，且相較上一代設(shè)備節(jié)省了30%以上的成本。

小結(jié)

對于Micro LED批量生產(chǎn)難題，愛思強(qiáng)給予了全新MOCVD設(shè)備方案，進(jìn)一步優(yōu)化外延片生產(chǎn)良率與成本，并已獲得了LED企業(yè)的認(rèn)可。

今年2月G10-AsP以及AIX G5+C設(shè)備已獲得ams OSRAM的驗(yàn)證，用于生產(chǎn)基于8英寸的Micro LED產(chǎn)品。外延片；華燦光電則采用愛思強(qiáng)的AIX 2800G4-TM 和 AIX G5+ C 兩款MOCVD設(shè)備，進(jìn)行Micro LED顯示技術(shù)的開發(fā)。

方子文博士表示，LED行業(yè)進(jìn)入到Micro LED這一新興市場，需要一個(gè)創(chuàng)新性的外延生產(chǎn)解決方案，愛思強(qiáng)對MOCVD設(shè)備的均勻性、重復(fù)性、缺陷管理以及生產(chǎn)成本管理進(jìn)行了升級，并標(biāo)配了自動化技術(shù)，企業(yè)可直接導(dǎo)入進(jìn)行Micro LED的生產(chǎn)。未來，愛思強(qiáng)將繼續(xù)攻堅(jiān)Micro LED外延量產(chǎn)難題，助力Micro LED展現(xiàn)真正的價(jià)值。

審核編輯 ：李倩