Technologischer Durchbruch: Ingenieure aus Hongkong entwickeln die ersten MicroLED-Chips mit tief ultraviolettem Licht

Ein Team von Ingenieuren der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) hat die ersten Mikro-LED-Displaychips für Lithografiemaschinen entwickelt, die im tiefen Ultraviolettbereich (UVC) arbeiten.

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Diese Chips versprechen, den Herstellungsprozess von Halbleitern zu revolutionieren, die Kosten zu senken und die Effizienz bei der Herstellung fortschrittlicher elektronischer Schaltungen zu verbessern.

Li-Thographie-Maschinen sind für die Herstellung von Halbleiterchips unerlässlich. Sie verwenden ultraviolettes Licht, um winzige Muster auf einer dünnen Schicht , dem Fotolack, zu erzeugen , die die Grundstruktur integrierter Schaltkreise bilden. Traditionell werden in Lithografieanlagen Quecksilberlampen oder herkömmliche Deep-UV-LED-Lichtquellen verwendet. Diese Methoden sind jedoch mit mehreren Herausforderungen verbunden, darunter große Geräteabmessungen, geringe Lichtausbeute, hoher Energieverbrauch und unzureichende Leistung für präzises Arbeiten.

Die Lösung wurde von einem Forschungsteam aus Hongkong gefunden

Um diese Probleme zu lösen, hat das Forscherteam unter der Leitung von Professor Kwok Hoi-Sing eine neue Art von Deep-UV-MicroLED-Display-Array entwickelt. Seine Erfindung ermöglicht die "maskenlose Fotolithografie", ein hochmodernes Verfahren, das keine teuren lithografischen Masken benötigts. Stattdessen können die Muster für die Schaltkreise direkt mit Mikro-LEDs entworfen werden.

Das Team baute einen Prototyp einer Lithografiemaschine, die diese Chips für Deep-UV-Mikro-LED-Displays verwendet.

Dank dieses Fortschritts kann die Fotolackschicht schneller mit UV-Licht bestrahlt werden, was die Herstellungszeit und -kosten erheblich reduziert.

Diese Chips verbessern kritische Aspekte des Herstellungsprozesses, wie z. B.:

  • Lichteffizienz: MicroLEDs bieten eine hohe Leistung und Effizienz und reduzieren den Energieverbrauch.
  • Präzision: Die Chips können hochauflösende Muster erzeugen, die komplexe Schaltungsentwürfe ermöglichen.
  • Wärmemanagement: Das neue Design kann besser mit Wärme umgehen und macht den Prozess stabiler.
  • Flexibilität: Die maskenlose Lithografie ermöglicht es den Herstellern, Designs schnell anzupassen, ohne dass neue Masken benötigt werden, was das Verfahren anpassungsfähiger und kostengünstiger macht.

Neuer Technologieführer in der Halbleiterindustrie

Professor Kwok teilte mit, dass das Team wichtige Meilensteine erreicht hat, darunter die Entwicklung kleinerer Geräte mit geringerem Energiebedarf, höherer Lichtausbeute und besserer Auflösung. Diese Fortschritte positionieren seine Technologie als führend in der globalen Halbleiterindustrie. Dr. Feng Feng, ein Postdoktorand des Projekts, stellte fest, dass diese Deep-UV-MicroLED-Chips andere ähnliche Technologien in allen grundlegenden Aspekten wie Baugröße, optische Leistungsdichte und Gesamtleistung übertreffen. Ihre Arbeit stellt einen wichtigen Schritt nach vorn in der Halbleiterherstellung dar.

Ihre Arbeit stellt einen wichtigen Schritt nach vorn in der Halbleiterherstellung dar. Diese Leistung wurde auf dem 10. Internationalen Forum für Breitband-Halbleiter im Jahr 2024 als einer der 10 wichtigsten Durchbrüche in Chinas Halbleitertechnologie der dritten Generationbezeichnet. Für die Zukunft planen die Forscher, ihre Technologie weiter zu verbessern.

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Diese Deep-UV-MicroLED-Chips übertreffen andere vergleichbare Technologien in allen wesentlichen Aspekten.

Ihr Ziel ist es, die Leistung von Deep-UV-AlGaN-Mikro-LEDs zu verbessern und Displays mit höherer Auflösung zu entwickeln, von 2k bis 8k. Diese Fortschritte könnten zu noch präziseren und effizienteren Halbleiterherstellungsprozessen führen.

Diese Erfindung ist ein wichtiger Schritt nach vorn in der Halbleiterindustrie, der die Herstellung fortschrittlicher Elektronik billiger und einfacher machen und gleichzeitig den Weg für künftige Innovationen ebnen könnte.

Quellenhinweis

Feng, F., Liu, Y., Zhang, K. et al. High-power AlGaN deep-ultraviolet micro-light-emitting diode displays for maskless photolithography. Nature Photonics (2024).