由思坦科技與南方科技大學(xué)、香港科技大學(xué)、國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(蘇州)聯(lián)合攻關(guān)的重大成果——基于高功率 AlGaN 深紫外 Micro-LED 顯示的無掩膜光刻技術(shù),于10月15日正式在國(guó)際頂尖權(quán)威學(xué)術(shù)期刊 Nature Photonics 上發(fā)表。思坦科技Micro-LED研究院青年研究員馮鋒博士為第一作者,思坦科技創(chuàng)始人劉召軍博士為通訊作者。本項(xiàng)工作中由思坦科技提供驅(qū)動(dòng)IC芯片,并承擔(dān)示范應(yīng)用工作。

本次報(bào)道,既代表思坦科技在 Micro-LED 無掩膜光刻領(lǐng)域取得了突破性成果,同時(shí)也標(biāo)志著半導(dǎo)體行業(yè)的制造工藝即將迎來革命性進(jìn)展。

光刻技術(shù):皇冠上的那顆明珠

集成電路芯片制造中,光刻是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。光刻技術(shù)是指在光照作用下,借助光刻膠將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上的技術(shù)。由于光刻的工藝水平直接決定芯片的制程水平和性能水平,光刻成為芯片制造中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟。且傳統(tǒng)光刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)體積龐大,相關(guān)技術(shù)被歐美發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷封鎖,也成為半導(dǎo)體行業(yè)的"卡脖子"技術(shù)。

在傳統(tǒng)光刻過程中,掩膜版的制造和更換成本高昂,光刻效率也受到多重限制。而思坦科技研發(fā)的高功率 AlGaN 深紫外 Micro-LED 技術(shù),利用無掩膜光刻的方式,不僅解決了半導(dǎo)體制造中的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,還提供了一條制造成本更低、曝光效率更高的解決方案。

高功率  AlGaN 深紫外Micro-LED技術(shù):無掩膜光刻的革命性突破

該技術(shù)的核心在于使用鋁鎵氮(AlGaN)材料制造出發(fā)光波長(zhǎng)為 270 納米的深紫外 Micro-LED,這些 LED 像素尺寸僅為 3 微米,外量子效率達(dá)到 5.7%,發(fā)光亮度達(dá) 396 W/cm²,克服了傳統(tǒng)光刻技術(shù)中的光功率限制。通過 CMOS 驅(qū)動(dòng)直接顯示曝光圖案,深紫外 Micro-LED 顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖案與光源的集成,避免了掩膜版的復(fù)雜操作流程。此外,分辨率高達(dá) 320×140 像素、像素密度為 2540 PPI的 UVC Micro-LED 顯示屏展現(xiàn)了其在半導(dǎo)體領(lǐng)域精密制造中的巨大潛力。

開啟半導(dǎo)體無掩膜光刻時(shí)代

目前,這種基于深紫外Micro-LED顯示技術(shù)的無掩膜光刻方法,已經(jīng)被驗(yàn)證成功應(yīng)用于 Micro-LED 顯示屏幕的制造中。這一突破顯著節(jié)省了光刻掩模板制造的高成本,同時(shí)在效率上遠(yuǎn)超電子束直寫的無掩膜曝光技術(shù)。

更具劃時(shí)代意義的是,該研究標(biāo)志著深紫外 Micro-LED 技術(shù)將開啟無掩膜光刻的創(chuàng)新解決方案,這對(duì)于包括半導(dǎo)體在內(nèi)的眾多行業(yè)而言都是一項(xiàng)革命性進(jìn)展。

作為專注于光子學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)期刊,Nature Photonics 發(fā)表高質(zhì)量、經(jīng)過同行評(píng)審的研究成果,內(nèi)容涵蓋光的產(chǎn)生、操縱和檢測(cè)的各個(gè)方面。本次思坦科技聯(lián)合研究成果在 Nature Photonics 上的發(fā)表,再次體現(xiàn)了思坦科技的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化實(shí)力。

接下來,思坦團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升 AlGaN 深紫外 Micro-LED 的各項(xiàng)性能,并對(duì)原型機(jī)進(jìn)行改進(jìn),開發(fā)2~8k高分辨率的深紫外 Micro-LED 顯示產(chǎn)品,為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域提供更高效、更具成本效益的芯片制造解決方案,助力全球科技產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)?;蛟S在不久的未來,便可在科研、醫(yī)療、特殊場(chǎng)景應(yīng)用等領(lǐng)域內(nèi)見證該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

Nature Photonics原文:https://doi.org/10.1038/s41566-024-01551-7