Dans le cadre d’une avancée décisive destinée à révolutionner l’industrie des semi-conducteurs, l’École d’ingénierie de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) a développé le premier réseau d’affichage microLED à ultraviolets profonds (UVC) au monde pour les machines de lithographie. Cette microLED UVC à efficacité améliorée a démontré la viabilité d’une photolithographie sans masque à moindre coût grâce à la fourniture d’une densité de puissance de sortie lumineuse adéquate, permettant l’exposition de films photorésistants dans un temps plus court.
Menée sous la supervision du professeur Kwok Hoi-Sing, directeur fondateur du State Key Laboratory of Advanced Displays and Optoelectronics Technologies à HKUST, l’étude était le fruit d’un effort de collaboration avec l’Université des sciences et technologies du Sud et l’Institut de nanotechnologie de Suzhou. l’Académie chinoise des sciences.
Une machine de lithographie est un équipement crucial pour la fabrication de semi-conducteurs, appliquant une lumière ultraviolette de courte longueur d’onde pour fabriquer des puces de circuits intégrés avec différentes configurations. Cependant, les lampes au mercure traditionnelles et les sources de lumière LED à ultraviolet profond présentent des inconvénients tels qu’une grande taille d’appareil, une faible résolution, une consommation d’énergie élevée, une faible efficacité lumineuse et une densité de puissance optique insuffisante.
Pour surmonter ces défis, l’équipe de recherche a construit une plate-forme prototype de lithographie sans masque et l’a utilisée pour fabriquer le premier dispositif microLED en utilisant des microLED UV profonds avec exposition sans masque, améliorant ainsi l’efficacité de l’extraction optique, les performances de distribution de chaleur et le soulagement des contraintes épitaxiales pendant le processus de production.
Le professeur Kwok a souligné : « L’équipe a réalisé des avancées clés pour le premier dispositif microLED, notamment une puissance élevée, une efficacité lumineuse élevée, un affichage de motifs haute résolution, des performances d’écran améliorées et une capacité d’exposition rapide. Cette puce d’affichage microLED UV profond intègre la source de lumière ultraviolette. avec le motif sur le masque. Il fournit une dose d’irradiation suffisante pour l’exposition de la résine photosensible en peu de temps, créant ainsi une nouvelle voie pour la fabrication de semi-conducteurs.
Images animées de géométries. Crédit: Photonique naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41566-024-01551-7
« Ces dernières années, la technologie de lithographie sans masque, peu coûteuse et de haute précision, des machines de lithographie traditionnelles est devenue un point chaud de R&D en raison de sa capacité à ajuster le modèle d’exposition, à offrir des options de personnalisation plus diverses et à réduire les coûts de préparation des masques de lithographie. La technologie microLED à courte longueur d’onde sensible aux photorésists est donc essentielle au développement indépendant d’équipements à semi-conducteurs », a expliqué le professeur Kwok.
« Par rapport à d’autres travaux représentatifs, notre innovation présente une taille de dispositif plus petite, une tension de commande plus faible, une efficacité quantique externe plus élevée, une densité de puissance optique plus élevée, une taille de réseau plus grande et une résolution d’affichage plus élevée. Ces améliorations clés des performances font de l’étude un leader mondial dans tous les paramètres. « , a déclaré le Dr Feng Feng, chercheur postdoctoral au Département de génie électronique et informatique (ECE) de la HKUST.
Leur article, intitulé « Écrans à micro-diodes électroluminescentes AlGaN haute puissance dans les ultraviolets profonds pour la photolithographie sans masque« , a été publié dans la revue Photonique naturelle. Depuis, il a acquis une large reconnaissance dans l’industrie et a été désigné par le 10e Forum international sur les semi-conducteurs à large bande interdite (IFWS) comme l’une des dix principales avancées de la technologie chinoise des semi-conducteurs de troisième génération en 2024.
Pour l’avenir, l’équipe prévoit de continuer à améliorer les performances des microLED ultraviolettes profonds AlGaN, d’améliorer le prototype et de développer des écrans d’affichage microLED ultraviolets profonds haute résolution de 2k à 8k.
Le Dr Feng est le premier auteur, tandis que le professeur Liu Zhaojun, professeur agrégé adjoint au département ECE de la HKUST, qui est simultanément professeur agrégé à l’Université des sciences et technologies du Sud, est l’auteur correspondant. Les membres de l’équipe comprennent également le Dr Liu Yibo, Ph.D., chercheur postdoctoral de l’ECE. diplômé Dr Zhang Ke et collaborateurs d’autres institutions.
Plus d’informations :
Feng Feng et al, Écrans à micro-diodes électroluminescentes à ultraviolets profonds AlGaN haute puissance pour la photolithographie sans masque, Photonique naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41566-024-01551-7