超小型Micro-LED有望用于终端智能设备
今年1月，英国谢菲尔德大学成立了一家分拆公司EpiPix，以开发和商业化用于增强和虚拟现实设备、智能手表和手机等产品用显示面板的 Micro-LED 技术。据了解，谢菲尔德大学的分拆公司 EpiPix 将向业界提供超高亮度，超小型 Micro-LED 阵列。
根据外媒 Compound Semiconductor 报道，基于谢菲尔德大学氮化镓材料和器件中心 Wang Tao 教授多年的 GaN 半导体研究成果，EpiPix 公司已经展示了单晶圆 Micro-LED 阵列原型产品，这些 Micro-LED 像素的尺寸从 30 微米到 5 微米不等。
自从苹果公司首投 20 亿美元用于 Micro-LED 开发，从 Plessey 和 Glo 到 Lumens 和 Sharp 的无数公司已经陆续向市场展示了基于 CMOS 驱动背板的微型显示器，相关专利申请也越来越多。
“我们已经与 AR / VR 应用的主要终端客户，智能手机手表的制造商以及 LiFi 技术公司进行了讨论，”EpiPix 的首席执行官 Dennis Camilleri 兴奋地说道，“对于许多应用而言，关键的技术驱动因素是小尺寸 Micro-LED 显示器，它们可以为用户提供高分辨率，高亮度的显示效果。我们将开发尺寸小于 5 微米的 Micro-LED，这是这些公司所特别感兴趣的。”
一种直接的 Micro-LED 制作方法普通 III 型氮化物 Micro-LED 是使用标准光刻工艺制造的，这之后需要进行干法蚀刻。不过，干法蚀刻会造成对 Micro-LED 表面的损伤，特别是较小尺寸的 Micro-LED。这种损伤会降低 Micro-LED 的光学性能，比如 LED 的内外量子效率。也正是因为此，业界人士都在努力制造高亮度、五微米尺寸以下的 Micro-LED。
鉴于此，Wang 及其同事决定采用一种完全不同的方法，他们在过去五年一直在开发一种直接外延的方法。使用这种方法制造超小且超亮的 InGaN Micro-LED，可以免去干法蚀刻工艺。
在这种方法中，开发人员将 n-GaN 层生长在硅或蓝宝石衬底上，以生成一种生长中的 n-GaN 模板。接着，开发人员会将 SiO2 膜生长在特定 n-GaN 层上，该 n-GaN 层具有所需 Micro-LED 形状和直径的孔阵列。再接下来，开发人员便可以将 LED 结构生长到此预图案化的 SiO2 微孔阵列模板上，以生成 Micro-LED 阵列。
这里有一点非常重要，这种方法使用标准的 MOCVD 工艺。另外，该 Micro-LED 阵列通过设计可以与任何现有的微型显示器制造技术兼容，包括拾放（Pick-and-Place）技术和巨量转移（Mass Transfer）技术。
“ Wang 的工艺不涉及干法蚀刻，其损伤以及相应的光学性能下降可以规避，所以我们的 Micro-LED 阵列可以获得非常好的外量子效率，”Camilleri 说，“这就是我们的技术获得如此多市场关注的原因。”
实际上，在今年早些时候，Wang 及其同事就已经推出过高亮度的绿色 Micro-LED 阵列裸芯片，其直径为 3.6 微米，间距 Pitch 为 2 微米，外量子效率创纪录地达到了 6％。据 Camilleri 谈到，研究人员已经制造出了蓝色的 Micro-LED，并且还在开发红色的 Micro-LED，另外 EpiPix 也在做一些封装芯片的开发工作。
他说：“对于非常小的绿色 Micro-LED，6％的外量子效率创造了世界纪录。我们没有使用任何反射层，也没有进行任何额外的处理，这些是从 Micro-LED 阵列发出的纯光。”
那么 EpiPix 呢？正如 Camilleri 所指出的那样，这家初创公司以商业技术中心的商业模式运作，可以根据终端客户的要求进行产品开发，测试和设备性能验证。
“ EpiPix 获得了谢菲尔德大学在全球范围内的商业 IP 专有许可……当客户基于我们的 Micro-LED 技术扩大生产时，EpiPix 可以将 IP 许可给他们，”Camilleri 补充说道，“我们将试行组装，生产和包装，以确保应用正常运行，不过我们不是 Micro-LED 的批量供应商。”
到目前为止，EpiPix 已经可以在两英寸的晶圆上进行这种 Micro-LED 的制造，现在可以将其进一步沉积到四英寸或六英寸的衬底上。在接下来的 18 个月乃至两年内，他们将专注于产品开发，测试版原型制作，测试以及向客户提供样品。借助现有工艺和设备的验证，这些 Micro-LED 晶圆在未来可以实现大批量生产。
“这些 Micro-LED 器件还可用于 LiFi 应用中的高速数据传输过程，但我希望第一个应用是 AR/VR 以及智能手表和手机产品，” Camilleri 说，“在接下来的两年内，我希望可以将这种 Micro-LED 阵列产品销售给至少六家全球公司。”
