HKUST、世界初のマスクレスフォトリソグラフィ用DUV MicroLEDディスプレイチップを開発

January, 10, 2025, 香港--半導体業界に革命を起こす画期的な取り組みとして、香港科技大学(HKUST)の工学部は、リソグラフィ装置用、世界初の深紫外線(UVC)MicroLEDディスプレイアレイを開発した。
この高効率UVC MicroLEDは、適切な光出力電力密度を提供することで、低コストのマスクレスフォトリソグラフィの実行可能性を示し、フォトレジストフィルムの短時間露光を可能にした。

HKUSTのState Key Laboratory of Advanced Displays and Optoelectronics Technologiesの創設者、KWOK Hoi-Sing教授の監督の下で実施されたこの研究は、南方科技大学および中国科学院の蘇州ナノテクノロジー研究所との共同研究だった。

露光装置は、短波長の紫外線を応用して様々なレイアウトの集積回路チップを作製する半導体製造に不可欠の装置。ただし、従来の水銀ランプと深紫外線LED光源には、デバイスサイズが大きい、解像度が低い、エネルギー消費が高い、光効率が低い、光パワー密度が不十分であるなどの欠点がある。

これらの課題を克服するために、研究チームはマスクレスリソグラフィプロトタイププラットフォームを構築し、それを使用してマスクレス露光のDUV MicroLEDを使用して最初のMicroLEDデバイスを製造した。これにより、光抽出効率、熱分布性能、および製造プロセス中のエピタキシャル応力緩和が改善された。

Kwok教授は「チームは、高出力、高光効率、高解像度パタンディスプレイ、改善されたスクリーン性能、高速露光能力など、最初のMicroLEDデバイスの主要なブレークスルーを達成した。このDUV MicroLEDディスプレイチップは、紫外線光源とマスクのパターンを統合する。フォトレジストの露光に十分な量を短時間で提供し、半導体製造の新たな道を切り開く。

「近年、従来のリソグラフィマシンの低コストで高精度のマスクレスリソグラフィ技術は、露光パタンを調整し、より多様なカスタマイズオプションを提供し、リソグラフィマスクの準備コストを節約する能力があるため、研究開発のホットスポットになっている。したがって、フォトレジストに敏感な短波長MicroLED技術は、半導体装置の独立した開発にとって重要である」とKwok教授は説明している。

「他の代表的な成果と比較して、われわれのイノベーションは、デバイスサイズの小型化、駆動電圧の低減、外部量子効率の向上、光パワー密度の向上、アレイサイズの拡大、ディスプレイ解像度の向上を特徴としている。これらの主要なパフォーマンスの向上により、この研究はすべての指標で世界をリードしている」と、HKUSTの電子およびコンピュータ工学科(ECE)のポスドク研究員、Dr.FENG Fengは結論付けている。

論文「High-Power AlGaN Deep-Ultraviolet Micro-Light-Emitting Diode Displays for Maskless Photolithography」がトップジャーナルNature Photonicsに掲載された。

今後、チームはAlGaN深紫外線MicroLEDの性能を引き続き向上させ、プロトタイプを改善し、2kから8kの高解像度DUVMicroLEDディスプレイスクリーンを開発する予定である。