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半導體技術的硅基氮化鎵晶圓，ALLOS將掀起Micro LED產業革命｜LEDinside訪談

（2024年11月27日更新）

能達到高分辨率、高對比度、高亮度顯示效果Micro LED早在2012年，初代樣品就出現在顯示器上，但由于制造過程難度大，仍被業界視為「夢幻級產品」。近年來，在大廠領導的推動下，雖然樣品越來越多，但根據業內人士的估計，真正進入市場消費端至少需要3年時間。

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為突破Micro LED顯示技術的發展必然會解決巨大轉移過程的巨大困難。目前，許多技術單位已經開發了不同方向的轉移方式，包括轉移印刷、流體組裝、噴墨打印等，但這些方法是后續的Micro LED在芯片處理過程中，始終受到低良率的限制，難以滿足求。

然而，德國雷晶技術公司ALLOS跳出現有的框架，指出它GaN-on-Si硅基氮化鎵LED解決上述各種問題的技術Micro LED挑戰的關鍵是突破現有的良率限制，迎接量產目標。

ALLOS技術長Atsushi Nishikawa博士接受LEDinside采訪解釋了他們的推動GaN-on-Si如何徹底顛覆硅基氮化鎵技術？Micro LED工藝技術的發展路徑，創造新的工業生態系統。

ALLOS技術長Atsushi Nishikawa醫生；圖片來源：ALLOS

拋開藍寶石基板，用GaN-on-Si晶圓跳出現在Micro LED制程限制

ALLOS目前正在積極推進Micro LED導入顯示技術GaN-on-Si硅基氮化鎵晶圓應用，走出另一個藍寶石基板LED晶圓技術完全不同。Nishikawa認為硅基晶圓的使用將是Micro LED技術推廣的關鍵解方。

「用硅基板代替藍寶石制造Micro LED芯片可以大大提高良率和成本優勢」Nishikawa指出硅基版制作的指出LED芯片，在Micro LED顯示工藝有三大優勢。

首先，如果使用硅基晶圓，LED芯片制造商可以與半導體晶圓制造商合作，使用成熟的半導體設備來處理小的Micro LED無需投資新設備，芯片可以達到更高的精度。此外，處理AR當使用單片晶圓微顯示器時，更大尺寸的硅基板LED晶圓可直接結合CMOS驅動背板，無需多次轉移步驟。最后，在轉移完成時，去除硅基板的技術也比分離藍寶石基板更成熟，消除了結構弱化和雷分離的可能影響LED芯片發光效率的方法。

ALLOS說明硅晶圓LED能達到更高效的效率Micro LED制程

換句話說，現在Micro LED顯示技術面臨的主要問題，包括大量轉移、芯片檢測和驅動集成，大多數可以通過硅基晶圓的集成LED，以及改進半導體設備技術。

然而，一旦目標是使用大尺寸硅基，LED當半導體工藝技術直接集成驅動背板時，晶圓本身的均勻性更為重要，這也是ALLOS技術核心。

獨家技術實現高均勻性200 mm硅基晶圓，攜手KAUST研發紅光LED

「ALLOS的200mm（8寸）GaN-on-Si晶圓已達到量產標準！」Nishikawa強調，ALLOS重復生產波長一致性高的200技術 mm波長標準差低于晶圓 1 nm。

Nishikawa說明大尺寸硅晶圓LED挑戰很高，因為發光波長的差異很容易受到多量子井溫度變化的影響。即使溫度只有輕微變化，晶圓的均勻性和波長的一致性也會發生變化。更麻煩的是，晶圓的形狀會在冷卻過程中發生變化，很容易破裂。ALLOS芯片在冷卻過程中通過獨家應變工程技術改變形狀。

ALLOS應變工程技術可以嚴格控制溫度，設計完美的弧度，使芯片在冷卻過程后完全平整。

目前ALLOS能夠產生的波長一致性低于0.6 nm的200 mm Micro LED晶圓，完全沒有裂紋。其反復產生的波長均勻性低于1 nm晶圓也證實了其技術的量產能力。ALLOS正試圖讓已經實現的300 mm晶圓的均勻性也可以達到與量產性相同的水平。

ALLOS打造的300mm/12寸硅基Micro LED晶圓

除繼續投資300外 mm晶圓研發，ALLOS最近，阿布都拉國王科技大學也宣布KAUST合作，共同開發硅基板紅光Micro LED。

KAUST今年早些時候，該團隊宣布開發一種高效的晶體生長系統InGaN紅光Micro LED，下一步將和ALLOS合作，在硅基晶圓上應用這種方法，加速全彩Micro LED顯示制造技術。

結合半導體技術，大尺寸硅晶圓降低了成本Micro LED生態系

談及對于Micro LED技術展望，Nishikawa強調：「采用大尺寸硅基晶圓和半導體結合技術設備將加速Micro LED顯示技術進入市場的關鍵。」

ALLOS還通過技術證書，2000 mm均勻性高，無裂紋Micro LED硅晶圓可以量產，也可以量產Nordic代理該技術也適用于更大尺寸的300 mm。Nishikawa指出大型硅晶圓不僅可以降低單位面積的成本，還可以導入更精細的半導體CMOS生產線在良率和成本上都優于傳統LED生產模式。因此，他認為半導體技術的結合將是Micro LED量產的機會。

事實上，導入半導體設備Micro LED工藝也是目前很多廠商看好的方向。最近夏普開發的傳言Micro LED顯示器是由鴻海集團內部的半導體技術制成的。TrendForce分析師余超還指出，蘋果可能會利用臺積電的半導體設備開發新的設備Micro LED轉移技術。

而ALLOS硅晶圓技術將加速驅動Micro LED預計與半導體技術的整合也將被取代Micro LED添加更多的異質界面解決方案。目前ALLOS與產業鏈合作伙伴合作，繼續推進大尺寸晶圓開發，進一步減少Micro LED展示制造成本，并期待延長更多的合作機會Micro LED硅晶圓技術發揚光大。（文：LEDinside）