爱思强表示,现阶段,与LCD和OLED相比,Micro LED不具备成本优势。降低成本涉及许多因素,如缺陷率和良率。由于Micro LED芯片尺寸超小,技术难度大,良率难以保证,故成本居高不下。尤其是红光的处理,因受限于材料与特性,红光良率低且可靠性不高,因此成本极高。
作为LED外延片制造的关键核心设备,MOCVD外延片生产良率涉及波长均匀性、翘曲管理(Bow Management)以及缺陷密度(Defects Density)等。以传统显示LED芯片为例,分选环节占的成本比例较大,若能去掉此环节,成本将下降不少。
至于Micro LED,由于生产流程及成本的问题,不可能存在分选环节,这就表明对波长均匀性的要求很高。为了实现Micro LED量产,MOCVD设备生产的所有外延片的波长范围需在4nm以内。
翘曲管理方面,爱思强认为,Micro LED会往6英寸以上方向发展,而6英寸的翘曲管理与4英寸的差别很大。无论是硅衬底或是蓝宝石衬底,都需要特殊的外延工艺来达到稳定的翘曲性能。若波长均匀性保持在4nm范围内,翘曲管理小于50μm,缺陷密度控制在0.15/cm2以内,生产良率就能够得到保证。
在实现高产能及低成本方面,爱思强的自动卡匣式(C2C)晶圆传输模块技术,可以实现8x6英寸或5x8英寸GaN-on-Si晶圆在封闭的卡匣环境中的自动加载和移除,提高产量的同时保证了外延片的颗粒密度。
图1: G5+C C2C传输模块
此外,爱思强MOCVD设备具备自动原位清洁(In-Situ Cleaning)技术,该技术可确保设备在每次运行时都处于清洁状态,保证了外延片的低缺陷密度率并显著减少停机维护时间,保证高良率,从而降低生产成本。
据介绍,自动原位清洁技术在半导体行业是一个标配技术,但在MOCVD设备圈内,此技术还未普及,原因如下:氮化镓分解温度很高,达1400—1500摄氏度。如果是在氯气情况下,此温度会相对降低,可到900摄氏度左右,包括表面以及腔体所有的面都需降到这个温度,这对MOCVD设备厂商来说极具挑战性。
目前,很多MOCVD设备采用不锈钢结构,不锈钢需要用水冷却,这与900摄氏度相互矛盾。而爱思强的MOCVD设备采用的是全石墨的腔体,可以保证表面沉积稳定,也可以保证石墨能够被加热到900摄氏度以上。
爱思强表示,MOCVD设备的这两大技术都是实现Micro LED高良率和低成本的关键技术。传统的LED生产需向更自动化的生产模式转变,才能保证高良率,降低成本,加快Micro LED的大规模量产。
图2:AIX G5+C 行星式反应器
据了解,爱思强搭载自动卡匣(C2C)和自动原位清洁技术的行星式反应器平台获得了多家客户的订单,极高地优化了外延片的良率及生产自动化水平。未来,爱思强将继续投入技术研发工作,助力Micro LED的商用化。