En un gran avance destinado a revolucionar la industria de los semiconductores, la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha desarrollado la primera matriz de pantallas microLED de ultravioleta profundo (UVC) del mundo para máquinas de litografía. Este microLED UVC de eficiencia mejorada ha demostrado la viabilidad de una fotolitografía sin máscara de menor costo mediante el suministro de una densidad de potencia de salida de luz adecuada, lo que permite la exposición de películas fotorresistentes en un tiempo más corto.
Realizado bajo la supervisión del Prof. KWOK Hoi-Sing, director fundador del Laboratorio Estatal Clave de Pantallas Avanzadas y Tecnologías Optoelectrónicas de HKUST, el estudio fue un esfuerzo de colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur y el Instituto de Nanotecnología de Suzhou. la Academia China de Ciencias.
Una máquina de litografía es un equipo crucial para la fabricación de semiconductores, ya que aplica luz ultravioleta de longitud de onda corta para fabricar chips de circuitos integrados con varios diseños. Sin embargo, las lámparas de mercurio tradicionales y las fuentes de luz LED ultravioleta profunda tienen desventajas como dispositivo de gran tamaño, baja resolución, alto consumo de energía, baja eficiencia lumínica y densidad de potencia óptica insuficiente.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación construyó una plataforma prototipo de litografía sin máscara y la utilizó para fabricar el primer dispositivo microLED mediante el uso de microLED UV profundo con exposición sin máscara, mejorando la eficiencia de extracción óptica, el rendimiento de la distribución de calor y el alivio de la tensión epitaxial durante el proceso de producción.
El profesor KWOK destacó: «El equipo logró avances clave para el primer dispositivo microLED, que incluyen alta potencia, alta eficiencia lumínica, visualización de patrones de alta resolución, rendimiento mejorado de la pantalla y capacidad de exposición rápida. Este chip de visualización microLED con UV profundo integra la fuente de luz ultravioleta con el patrón de la máscara proporciona una dosis de irradiación suficiente para la exposición al fotorresistente en poco tiempo, creando un nuevo camino para la fabricación de semiconductores».
«En los últimos años, la tecnología de litografía sin máscara de alta precisión y bajo costo de las máquinas de litografía tradicionales se ha convertido en un foco de investigación y desarrollo debido a su capacidad para ajustar el patrón de exposición, proporcionar opciones de personalización más diversas y ahorrar el costo de preparar máscaras de litografía. Por lo tanto, la tecnología microLED de longitud de onda corta, sensible a la luz fotorresistente, es fundamental para el desarrollo independiente de equipos semiconductores», explicó el profesor KWOK.
«En comparación con otros trabajos representativos, nuestra innovación presenta un tamaño de dispositivo más pequeño, un voltaje de conducción más bajo, una mayor eficiencia cuántica externa, una mayor densidad de potencia óptica, un tamaño de matriz más grande y una resolución de pantalla más alta. Estas mejoras clave en el rendimiento hacen que el estudio sea un líder mundial en todas las métricas. «, concluyó el Dr. FENG Feng, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática (ECE) de HKUST.
Su artículo, titulado «Pantallas de diodos emisores de luz micro-ultravioleta profunda de AlGaN de alta potencia para fotolitografía sin máscara», se publicó en la revista más importante. Fotónica de la naturaleza. Desde entonces, ha obtenido un amplio reconocimiento en la industria y fue nombrado por el Décimo Foro Internacional sobre Semiconductores de Banda Gap Amplia (IFWS) como uno de los diez principales avances en la tecnología de semiconductores de tercera generación de China en 2024.
De cara al futuro, el equipo planea continuar mejorando el rendimiento de los microLED ultravioleta profundo de AlGaN, mejorar el prototipo y desarrollar pantallas microLED ultravioleta profunda de alta resolución de 2k a 8k.
El Dr. FENG es el primer autor, mientras que el Prof. LIU Zhaojun, profesor asociado adjunto del Departamento de ECE de HKUST, que al mismo tiempo se desempeña como profesor asociado en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, es el autor correspondiente. Los miembros del equipo también incluyen al Dr. LIU Yibo, investigador postdoctoral de ECE, al Dr. ZHANG Ke, graduado de doctorado, y colaboradores de otras instituciones.
