大家好，今天小薇给大家分享MicroLED芯片与晶圆的PL和Raman测试表征技术深探第二辑——Micro LED发展趋势：从高端显示向泛半导体应用跃迁的产业革命。

Micro LED正在经历从高端显示技术迈向泛半导体应用技术的快速发展阶段。在显示领域，依托高亮度、长寿命等特性在高端显示市场已经建立壁垒，预计今年将在车载与AR领域实现规模化商用，未来随成本下降进入消费电子，挑战OLED的主导地位。然而更具颠覆性的变革发生在非显示领域，Micro LED凭借微缩化阵列和高效光电转换能力，正成为光互连、传感和集成光子的核心元件。这一转型背后是产业生态的重构：传统显示面板厂、LED芯片商与半导体巨头的边界正在消融，形成以“光电半导体融合”为特征的新生态。

应用场景爆发：不止于显示

MicroLED技术演进的几大方向  

1.芯片尺寸微缩化

 -侧壁效应抑制：湿法刻蚀、包覆层钝化、选择性区域生长、离子注入、调整芯片结构

2. 异质集成（Heterogeneous Integration）

  -主流方案：  

    - 硅基氮化镓（GaN-on-Si）：成本↓30%，但热失配应力↑  

    - 量子点色转换（QDCC）：解决RGB三色集成难题  

3. 新型结构创新  

  -隧道结（Tunnel Junction）：替代ITO透明电极（透光率↑15%）  

  -纳米线LED（Nano-LED）：侧壁发光提升光提取效率  

4. 全彩显示

 -光学透镜合成：采用透镜与控制板连接，将不同单基色RGB 显示屏的子画面合成，然后利用驱动面板进行图片信号的传输，进而对三色MicroLED 阵列的亮度进行调整以实现彩色化，该方法虽不涉及RGB LED 巨量转移的选择性转移，但光路系统复杂，现阶段只适合于投影显示等。

-色彩转换法：利用GaN基蓝光LED器件，激发红、绿量子点（QD）或荧光粉等颜色转换媒介，并以wire bonding(引线键合)或flip-chip bonding(倒装芯片封装）实现显示基板与驱动基板的电气互联，最终获得单片全彩显示。其中荧光粉虽简单易用，但是由于荧光粉颗粒的尺寸较大（一般为数微米至数十微米），受激发射的光谱半峰宽较大，影响显示产品的显示色彩，且荧光粉性质不稳定，因此在Micro LED显示产品中使用较少。而量子点是一种纳米级尺寸的纳米晶，通过控制量子点的尺寸使其对应发出不同波长的光，因此量子点发射光谱范围覆盖较广，且量子点发射光谱的半峰宽较窄，可有效提升显示屏的色彩饱和度。量子点Micro LED成为穿戴式显示领域的热点。

工艺精度与测试需求的“剪刀差”——超高密度集成下的测试新需求

1. 巨量转移（Mass Transfer）的死亡线  

 良率要求：>99.9999%（百万像素中缺陷<1个）  

 当前痛点：  

    - 转移精度：±0.5μm → 需Raman监控机械应力  

    - 焊点失效：需PL快速筛查“哑像素”  

2. 外延生长的纳米级控制  

  数据：量子阱厚度每偏差1原子层（≈0.25nm）→ 发光波长偏移1.5nm  

  解决方案：PL映射实时反馈外延均匀性  

3. 发光波长均匀性

 技术难点：控制外延生长过程中的波长均匀性，外延片单片波长变化标准差需要控制在0.8nm或更小。

 解决方案：通过PL监测发光波长，实时反馈发光波长均匀性。

4. 发光强度一致性  

控制范围：技术亮度一致性标准差需控制在2%~10%，具体取决于应用场景。一般波长偏差±1 nm会导致亮度波动3%~5%。

解决方案：通过扫描晶圆生成PL发光强度分布，然后转变成晶圆级亮度热力图，进而识别低亮度或失效芯片（如暗点、亮度波动区域）。

> 行业共识：PL与Raman将成为MicroLED器件良率爬坡的核心工具。惟光的SF900半导体晶圆缺陷与少子寿命测试系统，采用独有的插槽式光路设计，集合自动聚焦显微镜，Raman光路，荧光光路，并且放置有大型载物台，可以实现从显微到微区，再到2-8寸晶圆的大范围扫描，实现Raman Mapping，稳态荧光与荧光寿命成像Mapping，光电流Mapping等众多功能。目前该产品已经获得国内头部MicroLED显示企业订单，对于初创公司来说，这是对惟光实力的极大认可，惟光也将以此砥砺前行，为显示行业的发展提供更多具有创新性的检测设备，为促进行业发展贡献力量。