降低Micro LED成本，KLA有妙策

      现如今，五花八门的电子产品越来越多，不仅仅是电视、电脑显示器等，就连智能音箱也开始配备显示屏。随之而来的，工业界和消费者对于屏幕的要求也就越来越高。更亮、更节能的需求正在推动Micro LED市场的增长。有消息称，一些公司已经采用这些技术针对自身工艺进行创新，从而提升产品功能。KLA作为制程控制的领先者，也在积极向该领域扩展。
 
Micro LED与其他LED产品有什么区别
 
      Micro LED技术于2000年由来自德州理工大学的Hongxing Jiang和Jingyu Lin两位教授领导旗下研究小组研制开发。我们第一次接触使用Micro LED技术是于2012年索尼推出的55英寸全高清分辨率显示屏-“Crystal LED Display”。当时，这种技术无论是对比度还是色域，都要比竞争对手出色很多。
 
      Micro LED是一种新兴技术，它其实就是将LED的发光单元进行薄膜化、微小化和阵列化，从而让每个单元小于100mm，与OLED一样能够实现每个图像元素单独定制和单独驱动发光（也就是我们常说的自发光）。
 
      Micro LED和其他半导体LED技术（如Mini LED）是根据其芯片尺寸进行细分的。两者都有类似的LED制造工艺，但LED后期制造的方法却截然不同。为了实现尺寸缩小到100mm以下，制造厂需要不同的工艺设备和更清洁的洁净室环境。以Micro LED为例，所需在20mm或者更小时，与Mini LED相比，对微米级缺陷的容忍度要低很多，因为Micro LED转移和修复过程非常昂贵。为了降低成本和对整个制造工厂产能产生的不利影响，对Micro LED缺陷检测的要求要更高，减少缺陷率，从而尽量减少返工和残次晶粒。需要亚微米级别的检测灵敏度以确保没有缺陷遗漏。与Mini LED相比，需要安排更多的检测步骤，确保所有系统缺陷能够被识别并修复。
 
      此外，Micro LED在线量测也需具有亚微米级别的精度，确保发光光锥是完美的，确认尺寸和形状与转移头兼容的同时也要兼顾与基板电路中的逻辑功能兼容。鉴于Micro LED显示器的商业模式，检测点可以分布在整个供应链中，每个步骤对特定部件负责。
 
Micro LED好用却不敢用
 
      Micro LED的应用非常广泛，包括智能手表/智能手机显示器，平板电脑，笔记本电脑，显示器，电视和NED（近眼显示器）。智能眼镜、VR设备和大屏幕显示器等概念产品已经推向市场。
 
      但目前，科技巨头苹果新款手机系列也并采用Micro LED屏，很大的原因之一是其太过昂贵。正如前文所说，Micro LED的制造过程需要非常严苛的环境，并且转移和修复的过程非常昂贵。因此Micro LED面临实现目标良率、巨量转移的良率与Micro LED分级等诸多挑战。要从其他技术（如OLED显示器）中获得市场份额，必须降低成本，使Micro LED对消费市场来说更实惠。
 
      据KLA观察与技术分析，为了实现近眼显示器所需的接近零缺陷水平，每个集成阶段的良率都需要接近完美。为了最大限度地提高Micro LED制造和巨量转移良率，降低外延晶圆缺陷率、消除晶圆制造步骤中产生的缺陷，并最大限度地减少转移和装配过程中产生的任何缺陷因素。
 
      如何达到如此严苛的要求呢？这就需要通过针对所有关键制程步骤中安排优化的检测和量测来实现更严格的制程控制。现有的用于百万级Micro LED的巨量转移、识别并替换缺陷Micro LED的方法对于消费市场来说还不具有良好的成本效益。
 
KLA的良策
 
      KLA提供了一系列降低成本的解决方案，符合Micro LED检测和量测要求，从入厂晶圆到组装后的Micro LED面板质量控制。
 
      通常，尺寸范围从晶粒的三分之一到一半的缺陷都将显著影响Micro LED的性能。因此，亚微米级的灵敏度和精度至关重要。由于人眼对显示器中的缺陷很敏感，因此捕获所有缺陷在每个制程阶段都非常重要。例如，在外延工艺中，需要捕获典型的缺陷类型如小丘、六角形（“六角形”）凸起、外延凹坑、裂缝、划痕和颗粒，发现制程问题并改善。KLA的Candela检测设备为这一系列的检测需求提供服务。
 
      Candela®8720表面检测系统设计是专门用于检测LED基板，包括外延晶圆。该系统配备多个通道，使制程工程师能够获得表征缺陷的具体信息，包括影响MQW（多量子阱）器件结构的光致发光缺陷。该缺陷信息用于制定有效的纠正措施，帮助后外延生长良率最大化。
 
      在后外延生长过程中，晶片经历其他制程步骤，例如光刻，蚀刻和清洁，这些都将增加系统和随机缺陷。诸如形成不良的发射区域、表面颗粒等缺陷会对LED效率产生直接影响，导致像素变暗或坏点。需要捕获并对这些缺陷进行分类，通过统计分析来确定缺陷根源与良率的相关性。KLA的统计分析软件帮助工程师研究这种相关性，追踪根本原因并从缺陷发生的源头解决问题。
 
      Klarity®数据分析系统提供全厂范围的良率解决方案，自动从大量缺陷检查、分类和视检数据中筛减出与缺陷产生原因和良率分析相关的部分。Klarity提供的数据可帮助制造商更快地采取纠正措施，从而加快良率提升并缩短产品上市时间。
 
      同样，将Micro LED转移到背板的过程中，为了降低维修与更换的成本，仅转移无缺陷的晶片是非常重要的。任何缺陷，包括图案缺陷、侧壁断裂、表面颗粒、不良形状结构、由拾取、放置或切割操作引起的损坏等，都需要通过检测识别出来并剔除。找到影响良率的缺陷始终需要对微米到亚微米级别的缺陷具有高捕获率。KLA的8系列宏观检测设备提供检测和量测功能，用于控制此类制程问题。
 
      8系列图案化晶圆检测系统能够为透明和不透明的整个晶圆提供亚微米级的表面检测和量测解决方案。配备明场和暗场同时检测的功能，可以低成本获取所有类型的表面缺陷。用于Micro LED器件晶圆检测的先进算法和MOI（宏观概览图像）功能支持针对最关键结构的定点检测以及晶圆上全局制程变化的监控。8系列系统还提供多级缺陷分级解决方案以及CD（关键尺寸）和套刻量测功能，为图案化晶圆提供完整的制程监控解决方案。
 
      KLA一直与LED领域的一些先进制造商密切合作，以客户为中心的支持团队，结合检测和量测系统、制程控制软件，提供制程控制解决方案。这些解决方案在提高工艺良率的同时可以通过更快的在线诊断来降低检测成本。
 
      不仅仅是Micro LED，在Mini LED方面，KLA也有所涉及，在KLA看来，低成本控制下达到高灵敏度检测和高精度量测控制的需求保持不变，Micro LED制程控制方案也可以满足Mini LED的要求。对Micro LED，KLA很有信心，其预计Micro LED将在3到5年内大批量生产。