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Sidewall에 ALD Passivation을 통한 미세 마이크로 LED의 양자효율 개선

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차세대 디스플레이로 주목을 받고 있는 마이크로 LED는 우수한 휘도 및 대비, 빠른 응답속도, 낮은 전력 소모량, 뛰어난 유연성과 신뢰성 등 모든 특성이 액정표시장치(LCD)는 물론 유기발광다이오드(OLED) 보다도 앞서는 것으로 평가되고 있기 때문에 4차 산업의 핵심 요소인 AR/VR 및 웨어러블 기기와 초대형 디스플레이의 응용을 위하여 많은 전자제품 제조업체와 연구소에서 활발히 연구개발을 진행하고 있습니다. 높은 PPI가 요구되는 제품에 적용을 위해서는 10 µm이하의 작은 사이즈의 마이크로 LED가 필요하지만, 이를 제조하기 위한 공정에 의한 Sidewall 효과에 따른 광효율 저하가 발생하게 됩니다.
이러한 문제의 원인을 자세히 살펴보면, 마이크로 LED 칩은 각각의 칩을 기판까지의 건식 식각 을 통하여 개별화 시키는 과정이 필요한데, 이 공정 중에 발생하는 화학적 오염 및 구조적 손상으로 인하여 빛 추출이 최적화 되지 않고 내부양자 효율(IQE/EQE) 저하가 되는 Sidewall 효과가 일어나게 됩니다.
 
그림1 [ALD passivation on the sidewall of Micro LED after dry etching process]

원자층 증착으로 Sidewall을 passivation하여 제조과정 중에 발생한 플라즈마 데미지를 회복시키거나 제거시켜 광효율 향상시킬 수 있으며, 마이크로 LED의 사이즈가 작을 수록 그 개선 효과를 더욱 뚜렷하게 볼 수 있습니다.
특히 Sidewall에 ALD Al2O3 박막을 Dielectric passivation으로 적용한 경우에는 우수한 박막passivation 특성에 의한 현저한 광효율 향상을 기대할 수 있기 때문에 이를 적용할 수 있는 양산 장비에 대한 관심이 점차 증가하고 있습니다.
㈜엔씨디는 마이크로 LED의 양자효율 향상을 위한 Sidewall에 고품질의 산화물 passivation 형성이 가능한 wafer base의 고생산성 배치 ALD 시스템을 꾸준히 개발하여 왔습니다. 마이크로 LED 제조 공정에 이 ALD 장비의 도입을 통하여 AR/VR과 플렉서블 및 웨어러블 디바이스와 초대형 디스플레이 제품을 위한 고해상도 마이크로 LED의 고생산성 및 우수한 품질과 성능 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
 
그림2 [Si wafer based batch ALD cluster system]

키워드 : 마이크로 LED, Micro LED, ALD, Sidewall Passivation