晶湛半导体发布Full Color GaN®全彩系列LED产品并打破300mm壁垒

2022年4月8日，苏州晶湛半导体有限公司今日发布了其面向微显示产业应用的Full Color GaN^®全彩系列外延片产品，并将LED外延片尺寸成功拓展至300mm。与面向Micro-LED技术的其他衬底上生长的LED相比，硅基氮化镓（GaN-on-Si）LED具有更大的晶圆尺寸（200mm–300mm）和更好的表面质量，对提升LED芯片良率展露出其独特优势。此外，通过采用200mm/300mm FAB中最先进的硅基芯片工艺制程，可以制备高性能的微型（5 µm²） Micro-LED像素阵列，并与Si CMOS驱动进行高良率的混合集成。

     尽管高效率的蓝光和绿光InGaN基LED已经实现，但对于红光LED来说，由于InGaN量子阱和GaN缓冲层之间存在的巨大晶格失配而导致的晶体质量较差，因此外延生长高效率的红光LED仍然非常具有挑战性。晶湛半导体通过采用应力工程和极化工程等专利技术，成功地克服了这些困难（图1和图2），并成功将其硅基氮化镓（GaN-on-Si）LED外延片产品组合扩展为200mm硅衬底上Full Color GaN^®全彩系列产品（波长：390~650nm）。

图1: 晶湛半导体Full Color GaN^® 全彩系列产品

图2: 硅基/蓝宝石基Full Color GaN^® 全彩系列产品IQE对比和电致发光光谱

波长均匀性是实现Micro-LED显示的关键因素，晶湛半导体的Full Color GaN^®全彩系列产品在整个200mm晶圆上具有出色的波长均匀性（图 3），而且蓝光LED晶圆尺寸最大可以到300mm，并具有优异的波长均匀性，全片标准偏差小于2nm（图4）。

图3: 晶湛半导体200mm Full Color GaN^®全彩系列LED外延片波长分布图

图4: 晶湛半导体300mm 硅基氮化镓蓝光LED外延片波长分布图

基于200mm Full Color GaN^®全彩系列LED外延片，晶湛半导体展示了像素尺寸在2µm至50µm范围内的RGB micro-LED阵列（图5和图6）。Full Color GaN^®系列产品的表面缺陷密度可以控制在0.1/cm²以内，即使像素尺寸微缩至2µm x 2µm（阵列：100 x 100），所有像素点依然都可点亮。

图5: 晶湛半导体展示200mm Micro-LED 晶圆

(像素尺寸: 50µm, 15µm, 5µm, 2µm)

图6: 基于Full Color GaN^®全彩系列外延片开发的Micro-LED 阵列

晶湛半导体创始人兼总裁，程凯博士评论道："对于micro-LED的单片集成而言，将RGB三种颜色集成到氮化镓的单一材料平台中是非常关键的一步。我们的Full Color GaN^®全彩系列外延片将初步满足业界对AR/MR系统的要求。我们在2021年9月推出了1200V 300mm硅基氮化镓高压材料，而这次300mm硅基氮化镓LED的新平台将大力推动GaN光电器件、GaN电子器件与硅器件的异构集成的发展，具有广阔的应用前景。"

晶湛半导体的Full Color GaN^®系列产品包括硅基氮化镓产品和蓝宝石基氮化镓产品。

致谢

晶湛半导体致谢镭昱光电科技（苏州）有限公司在外延材料验证评估过程中给予的帮助与支持。

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