來(lái)自全國(guó)各地的6000余名新材料專(zhuān)家、企業(yè)家、投資家、當(dāng)?shù)馗叩仍盒：推笫聵I(yè)單位的代表以及51位兩院院士出席了本次大會(huì)。

光電材料顯示分論壇，晶能光電副總裁付羿博士受邀分享了以《硅襯底GaN材料在光電器件中的應(yīng)用》為主題的報(bào)告，介紹了硅襯底GaN材料應(yīng)用與前景、硅襯底GaN基LED產(chǎn)業(yè)化以及硅襯底GaN基Micro-LED的最新進(jìn)展。此外，本次大會(huì)晶能光電榮獲大會(huì)頒發(fā)的“創(chuàng)新型新材料企業(yè)”。

GaN材料與應(yīng)用

GaN寬禁帶半導(dǎo)體是開(kāi)發(fā)新型顯示、高頻電力電子開(kāi)關(guān)、和微波通訊器件的重要材料平臺(tái)?；诓煌r底、生長(zhǎng)技術(shù)、外延結(jié)構(gòu)的Ga(InAl)N材料體系分別用于產(chǎn)業(yè)化制備半導(dǎo)體激光器、射頻PA、功率HEMT、通用照明LED、新型顯示Micro-LED等等。

大尺寸硅襯底GaN晶圓可以充分借助集成電路工藝和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效率、高良率，低成本的精細(xì)化器件制程，并發(fā)揮與CMOS背板高度功能集成的潛力優(yōu)勢(shì)。但進(jìn)入上述甜蜜區(qū)之前，大尺寸硅襯底GaN材料必須突破材料質(zhì)量、材料均勻性、表面潔凈度、晶圓翹曲等等產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵指標(biāo)的挑戰(zhàn)。

高質(zhì)量、大尺寸的硅襯底GaN晶圓生長(zhǎng)的技術(shù)難點(diǎn)主要源于三個(gè)方面：硅襯底和GaN的晶格失配導(dǎo)致的高缺陷密度，熱膨脹系數(shù)失配導(dǎo)致的張應(yīng)力、以及為避免Ga:Si反應(yīng)必須導(dǎo)入的厚AlN成核層。

硅襯底GaN材料在中低功率的高頻HEMT和LED專(zhuān)業(yè)照明領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用?；诠枰r底GaN材料的Micro LED微顯技術(shù)和低功率PA正在進(jìn)行工程化開(kāi)發(fā)。DUV LED、GaN LD以及GaN/CMOS集成架構(gòu)尚處于早期研究階段。

硅襯底GaN基LED產(chǎn)業(yè)化

晶能光電是全球首家實(shí)現(xiàn)硅襯底GaN基藍(lán)光LED產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，解決了硅襯底和GaN材料之間的兩大“失配”導(dǎo)致的關(guān)鍵技術(shù)難題。

經(jīng)過(guò)17年的技術(shù)迭代創(chuàng)新，具備365-650nm全色系硅襯底GaN LED外延技術(shù)，晶能光電成為L(zhǎng)ED光源IDM全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新者和產(chǎn)業(yè)推動(dòng)者，成功將硅襯底GaN基LED應(yīng)用于汽車(chē)照明、手機(jī)閃光燈、智能穿戴、電視背光、移動(dòng)照明、戶外照明、高清直顯等中高端細(xì)分領(lǐng)域。

同時(shí)，晶能光電已開(kāi)發(fā)出4-8英寸硅襯底GaN基紅\綠\藍(lán)Micro-LED外延技術(shù)，制得3μm Micro LED陣列樣品。

12英寸硅襯底GaN外延進(jìn)展

Micro-LED在短、中期的主要市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力是通過(guò)巨量轉(zhuǎn)移的中、大屏和可穿戴顯示。這一階段的芯片制備主要基于4英寸藍(lán)寶石襯底GaN晶圓和LLO技術(shù)。

Micro-LED另一重要應(yīng)用場(chǎng)景是和CMOS底板直接鍵合的高PPI投影、輔助/虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的近眼顯示?；?英寸及以上的硅襯底GaN晶圓和CMOS底板、并借鑒成熟的IC工藝和設(shè)備，可以有效提高制程效率和良率，降低制造成本，推動(dòng)Micro-LED微顯技術(shù)的應(yīng)用落地。

不僅眾多初創(chuàng)企業(yè)在專(zhuān)注基于硅襯底GaN的Micro LED技術(shù)開(kāi)發(fā)，中美日韓主要消費(fèi)電子企業(yè)也都在這一新興領(lǐng)域積極布局，從4英寸工藝研發(fā)過(guò)渡到8英寸量產(chǎn), 最終升級(jí)到12英寸晶圓制程。
付羿博士分享了晶能光電在12英寸硅襯底紅、綠、藍(lán)LED外延開(kāi)發(fā)方面的進(jìn)展，并展示了12英寸外延

片的PL/XRD/AFM等具體材料測(cè)試數(shù)據(jù)。12英寸硅襯底外延片在室溫翹曲、裂紋控制、和材料質(zhì)量均勻性上展現(xiàn)了很好的工程化可行性。

硅襯底GaN材料的前景和挑戰(zhàn)

付羿博士介紹到，在硅襯底GaN上制備的DUV LED和激光器等報(bào)道展現(xiàn)了令人振奮的研究結(jié)果。但目前硅襯底GaN的材料質(zhì)量還是制約其實(shí)際應(yīng)用的拓展。DUV-LED的內(nèi)量子效率對(duì)位錯(cuò)密度非常敏感。
GaN激光器的效率和可靠性更加依賴(lài)GaN材料質(zhì)量，硅襯底GaN位錯(cuò)密度典型值1~5E8 / cm2, 遠(yuǎn)高于制備商業(yè)GaN激光器的自支撐GaN襯底（<1E6/cm2）。

考慮到良率、成本、和實(shí)際效果等因素，常規(guī)的圖形襯底和在位插入層等技術(shù)并不合適于硅襯底GaN材料生長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。大尺寸、高質(zhì)量的硅襯底GaN需要?jiǎng)?chuàng)新的生長(zhǎng)技術(shù)，和針對(duì)硅襯底GaN光電器件開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用生長(zhǎng)設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

不同的GaN器件各自對(duì)應(yīng)最佳的GaN材料/襯底體系，硅襯底GaN材料的潛力領(lǐng)域在于大尺寸、高集成、和細(xì)微化制程，作為AR設(shè)備核心組件的Micro LED微顯有望成為硅襯底GaN技術(shù)的重大市場(chǎng)機(jī)遇。

晶能光電堅(jiān)信硅襯底GaN技術(shù)的廣闊前景，并且希望能與業(yè)內(nèi)同行一道推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
（文：晶能光電）

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晶能光電展示12英寸硅襯底紅、綠、藍(lán)光InGaN基LED外延片快檢EL點(diǎn)亮效果

據(jù)悉，晶能光電創(chuàng)立于2006年，是具有底層芯片核心技術(shù)的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM半導(dǎo)體光電產(chǎn)品提供商，為全球客戶提供高品質(zhì)的LED（外延、芯片、封裝和模組）光源和感知傳感器件產(chǎn)品和解決方案。

基于近20年的硅襯底GaN基LED技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化積累，晶能光電早在2020年便推出8英寸硅襯底InGaN紅光外延技術(shù)，目前仍在持續(xù)研發(fā)以提升InGaN紅光光效。

2021年9月，晶能光電成功制備像素點(diǎn)間距為25微米、像素密度為1000PPI的硅襯底InGaN紅、綠、藍(lán)三基色Micro LED陣列。目前，像素點(diǎn)間距這一重要技術(shù)指標(biāo)已縮至8微米。

2022年，晶能光電突破8英寸硅襯底InGaN基三基色Micro LED外延關(guān)鍵技術(shù)，并成功制備5微米pitch的Micro LED三基色陣列，積極布局新興市場(chǎng)。

晶能光電表示，受成本和良率的驅(qū)動(dòng)，向大尺寸晶圓升級(jí)已是Micro LED產(chǎn)業(yè)化的確定發(fā)展趨勢(shì)，這也契合公司在硅襯底GaN基LED技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新追求。大尺寸晶圓不僅可以大幅度提高M(jìn)icro LED外延片和CMOS背板的利用率，并且更利于兼容成熟的硅IC設(shè)備及工藝，提高M(jìn)icro LED制程效率，降低成本，加速M(fèi)icro LED技術(shù)的商用進(jìn)程。

據(jù)晶能光電副總裁付羿博士介紹，大尺寸硅襯底Micro LED外延生長(zhǎng)對(duì)GaN晶體質(zhì)量、外延翹曲、外量子效率、光電一致性和InGaN紅光MQW等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)帶來(lái)了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

此次12英寸硅襯底InGaN基紅、綠、藍(lán)三基色Micro LED產(chǎn)業(yè)化外延技術(shù)的發(fā)布，表明晶能光電利用其硅襯底GaN基LED技術(shù)不斷的創(chuàng)新迭代能力，已經(jīng)初步攻克上述關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，為后續(xù)技術(shù)和工藝的優(yōu)化和完善鋪平了道路。

晶能光電進(jìn)一步表示，蘋(píng)果在今年推出Vision Pro，給全球AR/VR行業(yè)帶來(lái)更高的熱度，但Vision Pro不會(huì)是終點(diǎn)，人們對(duì)輕便、高效的可穿戴顯示技術(shù)的期待越來(lái)越熱切，這將大大推動(dòng)各種微顯技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

基于大尺寸硅襯底的Micro LED工藝路線在成本、良率和光效上極具潛力，有望成為微米級(jí)Micro LED的主流產(chǎn)業(yè)化路線，12英寸硅襯底三基色Micro LED外延技術(shù)的突破，將在這一方向上有力推動(dòng)Micro LED顯示技術(shù)向前發(fā)展。（ 文：集邦化合物半導(dǎo)體）

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