一種無刻蝕損傷的新型Micro-LED像素制造技術(shù)

Micro-LED的高對比度，強(qiáng)亮度，優(yōu)能效和長壽命使其成為最具潛力的下一代顯示技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的micro-LED制造過程中使用的等離子體刻蝕工藝會(huì)導(dǎo)致器件臺(tái)面?zhèn)缺趪?yán)重受損。等離子體刻蝕產(chǎn)生的缺陷充當(dāng)非輻射復(fù)合中心和電流泄漏通道，致使micro-LED的效率隨著器件尺寸的縮小迅速下降。

最近，沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）先進(jìn)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室論證了一種名為選擇性熱氧化（STO）的新型micro-LED像素定義方法。這種方法免除了像素制造工藝中等離子刻蝕的需要，為進(jìn)一步提升micro-LED性能提供了新的解決方案。

此文章被國際權(quán)威期刊《Light- Science & Applications》（IF= 19.4）收錄并已經(jīng)在線發(fā)表。

KAUST的工程師們通過高溫?zé)嵬嘶鸸に囘x擇性的氧化了芯片中的非像素區(qū)域，致使非像素區(qū)域內(nèi)的p層和InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并使該區(qū)域失去發(fā)光功能。相反，像素區(qū)域被預(yù)沉積的SiO2層覆蓋并有效保護(hù)起來。值得注意的是，在SiO2的保護(hù)下，即使處于900°C的高溫環(huán)境中，像素區(qū)域的外延結(jié)構(gòu)仍保持完好無損。

通過STO工藝, micro-LED像素得以定義, 并顯示出低漏電和高效率等卓越的器件性能。該方法普遍適用于InGaN/GaN的不同顏色（藍(lán)，綠，紅）的micro-LED制造，有望在未來微型顯示、可見光通信和基于光學(xué)互連的存儲(chǔ)器等多項(xiàng)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

此外，所提出的選STO工藝是一種自對準(zhǔn)的micro-LED制造技術(shù)，無需傳統(tǒng)工藝中絕緣介質(zhì)材料的鈍化和選擇性移除。由于不再引入等離子體刻蝕，像素“臺(tái)面”不再存在，芯片表面的平面化幾何構(gòu)型也為驅(qū)動(dòng)電路與micro-LED的單片集成提供了更好的可能性。

李曉航教授表示：“我們的目標(biāo)是將micro-LED應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí) （AR/VR）的產(chǎn)品中。目前，利用所提出STO技術(shù)已實(shí)現(xiàn)小至2.3微米的micro-LED像素發(fā)光。實(shí)驗(yàn)室正在計(jì)劃將制造的器件轉(zhuǎn)移到商用的微型顯示面板上做進(jìn)一步的驗(yàn)證。