用R2R方式量产LED用模具

　　用R2R方式量产LED用模具

　　采用纳米压印技术的精细图案形成技术对提高LED和有机EL等的发光效率也是有效的。东芝机械公司开发出了可将LED的发光效率提高20～30%的技术，其中包括专用的压印装置等。据称是利用在蓝宝石基板表面形成凹凸图案的“PSS”(Patterned Sapphire Substrate，图形化蓝宝石衬底)，提高了反射率等，从而提高了发光输出。

　　存在的课题是如何减少模具的缺陷数量，以及如何使成本比用现有步进器形成图案时更具优势。“基板有缺陷，LED就不会发光。而为了降低成本而反复使用模具，缺陷就会越来越多”(东芝机械纳米加工系统业务部副业务部长后藤博史)。

　　该公司针对这两个课题采取的对策是，把利用R2R方式大量复制的树脂模具制成一次性产品。“把4英寸晶圆的成本降到5美元以下的目标已有眉目”(后藤)。树脂模具还有一个优点，那就是适合不一定平坦的蓝宝石基板。

　　实现高品质GaN晶体

　　最近还出现了利用纳米压印技术进一步提高LED效率的可能性。古河机械金属、金泽工业大学、东芝机械以及早稻田大学副教授水野润的研究室利用纳米压印技术开发出了将GaN晶体的位错*降至大约原来的1%的方法

　　*位错：晶体中含有的线状缺陷。此前，GaN晶体的位错密度高达1×109/cm2以上，被认为是向LED流过大电流时导致发光效率降低的原因。

　　具体方法是：首先在原来的GaN晶体上形成SiO2薄膜，利用纳米压印技术形成几十nm宽的小口﹔然后再次生长GaN晶体。这样，SiO2膜下方的 GaN晶体的位错就不会到达上方的GaN晶体，由此能减少上方GaN晶体的位错。早稻田大学的水野教授介绍说，“我们试制了LED，确认该技术可提高输出功率并延长寿命。应该也能用於功率半导体”。

　　水野表示，该技术还有望降低LED的驱动电压。“由於位错少，以前必须达到140μm厚度的GaN晶体可大幅减薄至21μm以下”。

　　技术课题解决方面取得大幅进展

　　在半导体制造领域，纳米压印技术经历了漫长冬季后，也终於出现了实用化的可能性。以前，在成本和量产性方面，该技术无法超越现有的光刻技术。不过，在分辨率为20nm以下的领域，需要EUV光刻等非常昂贵的技术，因此纳米压印可能会实现逆转。而且，纳米压印技术自身在这3年左右的时间里也取得了大幅进展。

　　打算制造NAND闪存等的MII公司的纳米压印装置用不到半年时间把2012年9月时为5个/cm2的复制模缺陷减到了3个/cm2。据向MII公司提供模具的大日本印刷介绍，“2014年2月减到了1.2个/cm2”。精细图案的成品率也在这不到3年的时间里大幅提高。

　　处理能力(吞吐量)低这个问题的解决方法也逐渐浮出水面。日本的产业技术综合研究所、东北大学及兵库县立大学开发出了在容易凝缩的氟里昂替代物系气体中压印、抑制了气泡缺陷的技术等。该技术大幅提高了树脂的涂敷速度，“1小时可压印100块晶圆，而且一个模具可使用2万次”(产业技术综合研究所集成微系统研究中心副研究中心长广岛洋)。与MII公司最近的技术相比，这相当於其5～10倍的吞吐量。

[编辑：小苏]