香港科技大學的科學家們開發(fā)了一種用于光刻機的新型深紫外（UVC）微型LED顯示陣列，這標志著半導體技術(shù)的重大進步。該研究成果發(fā)表在《自然▪光子學》上。

研究團隊開發(fā)的UVC 微型LED提供了足夠的光輸出功率密度，通過減少曝光光刻膠膜所需的時間，實現(xiàn)了更高效、更具成本效益的無掩膜光刻。

這項研究是與南方科技大學和中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所合作進行的，由香港科技大學先進顯示與光電技術(shù)國家重點實驗室創(chuàng)始人兼主任KWOK Hoi-Sing教授領(lǐng)導。

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制造的MicroLED模型外觀

光刻機對半導體制造至關(guān)重要，因為它們使用短波長紫外光生產(chǎn)具有復雜布局的集成電路芯片。然而，傳統(tǒng)的汞燈和深紫外LED光源面臨諸如器件尺寸大、分辨率低、能耗高、光效率差和光功率密度不足等挑戰(zhàn)。

為了解決這些限制，研究團隊開發(fā)了一個無掩膜光刻平臺原型，并利用它制造了第一個使用深紫外微LED進行無掩膜曝光的微LED器件。這一創(chuàng)新提高了光學提取效率、熱分布和生產(chǎn)過程中的外延應(yīng)力緩解。

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并聯(lián)的 UVC micro-LED 陣列

香港科技大學Hoi-Sing Kwok教授說：“團隊在第一個微LED器件上取得了關(guān)鍵突破，包括高功率、高光效率、高分辨率圖案顯示、改進的屏幕性能和快速曝光能力。這種深紫外微LED顯示芯片將紫外光源與掩膜上的圖案集成在一起。它在短時間內(nèi)為光刻膠曝光提供了足夠的輻照劑量，為半導體制造開辟了新途徑�！�

香港科技大學Hoi-Sing Kwok教授解釋說：“近年來，傳統(tǒng)光刻機的低成本和高精度無掩膜光刻技術(shù)因其能夠調(diào)整曝光圖案、提供更多樣化的定制選項以及節(jié)省制備光刻掩膜的成本而成為研發(fā)熱點。因此，對半導體設(shè)備獨立發(fā)展至關(guān)重要的光敏短波長微LED技術(shù)�！�

香港科技大學電子與計算機工程系（ECE）博士后研究員FENG Feng博士總結(jié)道：“與其他代表性工作相比，我們的創(chuàng)新具有器件尺寸更小、驅(qū)動電壓更低、外部量子效率更高、光功率密度更高、陣列尺寸更大和顯示分辨率更高的特點。這些關(guān)鍵性能的提升使該研究在所有指標上成為全球領(lǐng)先。”

該研究在業(yè)內(nèi)獲得了重要認可，第十屆寬帶隙半導體國際論壇（IFWS）將其評為2024年中國第三代半導體技術(shù)的十大進展之一。

展望未來，該團隊旨在提高AlGaN深紫外微LED的性能，優(yōu)化原型，并開發(fā)2k至8k高分辨率深紫外微LED顯示器。

研究團隊包括ECE博士后研究員Yibo Liu博士、Ke Zhang博士以及合作機構(gòu)的合作者。FENG Feng博士是第一作者；通訊作者是香港科技大學電子與計算機工程系兼職副教授、南方科技大學Zhaojun Liu副教授。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01551-7