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京瓷开发出小型的硅衬底GaN微光源

类别:行业新闻发表于:2022-11-25 20:33

摘要:近日,日本京都京瓷公司表示开发了一种新的薄膜工艺技术,用于制造基于氮化镓(GaN)微光源(边长小于100μm)的独特硅衬底,包括短腔激光芯片和Micro LED。

   近日,日本京都京瓷公司表示开发了一种新的薄膜工艺技术,用于制造基于氮化镓(GaN)微光源(边长小于100μm)的独特硅衬底,包括短腔激光芯片和Micro LED。


   由于具有更高清晰度、更小尺寸和更轻重量等关键性能优势,这种微型的光源被认为对下一代汽车显示器、可穿戴智能眼镜、通信设备和医疗设备至关重要。


   基于GaN的光源设备,包括Micro LED和激光,通常是在蓝宝石和GaN衬底上制造的。传统工艺涉及通过在受控气体气氛中将其加热到高温(1000°C或更高),直接在蓝宝石衬底上形成用于光源的薄GaN器件层。然后必须从衬底上移除(剥离)器件层以创建基于GaN的微光源器件。


   尽管对更小设备的需求不断增加,但仍有三个挑战仍威胁着该工艺在未来实现小型化:


   1、难以剥离器件层


   对于Micro LED,现有工艺需要复杂的步骤才能将器件层分成基板上的单个光源;然后,将器件层与基板分离。随着设备变得越来越小,这种剥离过程的技术挑战可能导致产量过低。


   2、高缺陷密度,质量不一致


   微光源的制造也存在问题,因为器件层必须沉积在蓝宝石、硅或其他晶体结构与器件层不同的材料上。这造成了高缺陷密度和固有的质量挑战。


   3、制造成本高


   GaN和蓝宝石衬底非常昂贵。尽管硅衬底的成本低于蓝宝石,但将器件层与硅衬底分离却极为困难。


   此前,京瓷也公布了其新工艺技术。使用硅作为极小的发光二极管(LED)的基板,代替昂贵的蓝宝石,能将成本降低到一半以下。并且这项技术有望普及到Micro LED。

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   该技术是在硅衬底上生长了一个GaN层,可以以低成本大批量生产。然后用中心有开口的非生长材料掩蔽GaN层。此后,当在硅衬底上形成GaN层时,GaN核在掩模的开口上方生长。GaN层是生长核,在生长初期缺陷较多;但是,通过横向形成GaN层,可以创建具有低缺陷密度的高质量GaN层,并且可以从GaN层的这个低缺陷区域成功制造器件。


   京瓷将新工艺的优势列为:

   GaN器件层更容易剥离;

   具有低缺陷密度的高质量GaN器件层;

   降低制造成本。

来源:行家说Display

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