Aixtron

Micro-LED-Displays vollautomatisch fertigen

26. Januar 2023, 11:12 Uhr | Heinz Arnold

Als erstes System in der Branche ermöglicht die »G10-AsP« von Aixtron die robuste Großserienproduktion von MicroLED-Displays und Laser-Bauelementen.

Micro LEDs werden die Welt der Displays revolutionieren, weil sie eine höhere Lebensdauer, eine bessere Bildqualität und eine sehr gute Energieeffizienz bieten. Diese innovative Technologie stellt den Produktionsprozess aber vor große Herausforderungen, weil möglichst niedrige Fehlerquoten und hohe Anforderungen bei der Gleichförmigkeit erreicht werden müssen«, sagt Dr. Felix Grawert, CEO und President von Aixtron. »Die Antwort darauf ist unsere neue G10-AsP, die den ersten vollautomatisierten Depositionsprozess der Branche bietet. Die neue Anlage ermöglicht den höchsten Durchsatz seiner Klasse mit einer bisher noch nicht dagewesenen Homogenität und Defektrate.«

Zum ersten Mal wird eine echte Massenproduktion von MicroLEDs mit strengen Materialanforderungen und reduzierten Chipgrößen von 10 µm und weniger zur Realität. Darüber hinaus erfüllt die G10-AsP auch die immer komplexer werdenden Anforderungen bei der Herstellung von InP-Lasern und VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) in hohen Stückzahlen.

Die neue Plattform G10-AsP stellt Aixtron am 1. Februar 2023 auf der Messe Photonics West in San Francisco offiziell vor. Während dieser Veranstaltung werden Experten von Aixtron die neue Anlage vorführen und zeigen, wie sie den höchsten Durchsatz in der Branche erreicht.

Die neue vollautomatisierte G10-AsP ist die größte 200-mm-AsP-Batch-Anlage auf dem Markt. Sie verfügt über eine automatische Reaktorreinigung und eine automatische Wafer-Beladung mittels C2C-Automatisierungsmodul (Cassette-to-Cassette). Für 200-mm-Wafer kann das Front-End der Anlage mit SMIF-Pods (Standard Mechanical Interface) ausgestattet werden, um die Exposition der Epitaxie-Wafer gegenüber der Raumumgebung zu minimieren. Die automatische Reaktorreinigung ermöglicht es dem Benutzer, die Kammerbedingungen bei Bedarf neu einzustellen – entweder nach jedem Prozesslauf für die anspruchsvollsten Anforderungen oder nach einer Produktionskampagne für den höchsten Ausstoß an Epi-Wafern pro Zeit. Die Plattform basiert auf dem erfolgreichen Planetary Reactor-Prinzip, das ein Multiwafer-Batch-Reaktorkonzept mit der Rotation der einzelnen Wafer kombiniert, um die hohe Homogenität der Abscheidung zu gewährleisten.

MicroLEDs werden nicht nur für die nächste Generation von TV-Displays verwendet, sondern auch für künftige Smartwatches, Smartphones, Augmented-Reality (AR)-Projektionen und Fahrzeugdisplays. Analysten erwarten, dass in diesem Bereich in den nächsten fünf bis zehn Jahren der größte Markt für LEDs entstehen wird.

Die größte Herausforderung sowohl für fortschrittliche Micro LEDs als auch künftige InP- und VCSEL-Anwendungen bleibt die Gleichförmigkeit: Die Homogenität auf dem Wafer und zwischen den einzelnen Wafern muss in einem Massenproduktionsprozess optimiert werden. Die neue G10-AsP setzt bei diesen Werten einen neuen Standard und bietet eine zwei- bis dreifache Verbesserung gegenüber ihrem Vorgänger. Die vollautomatisierte Plattform wird damit eine neue Ära in der Produktion von MicroLEDs und photonischen Bauelementen einleiten.

Photonische Bauelemente wie Infrarotlaser und -detektoren haben bereits eine breite Marktakzeptanz. In der Telekommunikation bilden sie die Grundlage, um den ständig wachsenden Datenmengen gerecht zu werden, was mit immer höheren Bandbreitenanforderungen verbunden ist. Außerdem ermöglichen sie die 3D-Sensorik, etwa für die Gesichtserkennung, und fortgeschrittene Technologien für das autonome Fahren: Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung dieser Technologie müssen die Strahlen immer größere und breitere Bereiche abbilden. Dies erfordert engere Wellenlängentoleranzen, was mit hohen Anforderungen an die Epitaxie verbunden ist: Mit der neuen G10-AsP lässt sich der gesamte Epitaxie-Prozess besser steuern. Das Resultat sind reduzierte Defekte, eine bessere Gleichförmig- und Materialgenauigkeit und damit höhere Ausbeute.

Die verbesserte Gleichförmigkeit bildet die Grundlage für eine wirtschaftlich tragbare Massenproduktion von MicroLED-Displays: Denn sie werden mit Hilfe spezieller Stempel- oder Matrizentransferverfahren gefertigt. Dabei werden Tausende von LED-Chips (Arrays) von nur wenigen Mikrometern Größe aufgenommen und übertragen. Weil ganze Arrays von Pixeln vom Epi-Wafer-Substrat übertragen werden, ist eine nahezu perfekte Einheitlichkeit erforderlich. Wenn dies nicht gelingt, würde das Display einer Smartwatch oder eines Smartphones in einer Ecke eine andere Farbe haben als in der anderen.