Revolução tecnológica! Engenheiros de Hong Kong criam os primeiros chips MicroLED com luz ultravioleta profunda

As máquinas de litografia são vitais para a produção de chips semicondutores. Utilizam luz ultravioleta para criar padrões minúsculos numa camada fina chamada fotorresiste, formando a estrutura básica dos circuitos integrados.

Tradicionalmente, as máquinas de litografia utilizam lâmpadas de mercúrio ou fontes de luz LED UV profundas convencionais. No entanto, estes métodos apresentam vários desafios, incluindo grandes dimensões dos dispositivos, baixa eficiência luminosa, elevado consumo de energia e potência insuficiente para um trabalho preciso.

A solução foi encontrada por uma equipa de investigação de Hong Kong

Para resolver estes problemas, a equipa de investigação, liderada pelo Professor Kwok Hoi-Sing, concebeu um novo tipo de matriz de ecrãs microLED de UV profunda. A sua invenção permite a “fotolitografia sem máscara”, um processo de ponta que não requer máscaras litográficas dispendiosas.

Em vez disso, os padrões para os circuitos podem ser projetados diretamente utilizando os microLEDs. Este avanço permite que a camada fotorresistente seja exposta à luz UV mais rapidamente, reduzindo significativamente o tempo e o custo de fabrico.

A equipa construiu um protótipo de máquina de litografia utilizando estes chips para ecrãs microLED de UV profundo.

Estes chips melhoram aspetos críticos do processo de fabrico, tais como:

• Eficiência luminosa: Os microLEDs fornecem alta potência e eficiência, reduzindo o consumo de energia.

• Precisão: Os chips podem produzir padrões de alta resolução, permitindo desenhos de circuitos complexos.

• Gestão do calor: O novo design lida melhor com o calor, tornando o processo mais estável.

• Flexibilidade: A litografia sem máscaras permite aos fabricantes ajustar rapidamente os desenhos sem necessidade de novas máscaras, tornando o processo mais personalizável e económico.

Novo líder tecnológico na indústria de semicondutores

O Professor Kwok partilhou que a equipa alcançou marcos significativos, incluindo a criação de dispositivos mais pequenos com menores requisitos de energia, maior eficiência luminosa e melhor resolução. Estes avanços posicionam a sua tecnologia como líder na indústria global de semicondutores.

O Dr. Feng Feng, investigador de pós-doutoramento no projeto, salientou que estes chips microLED de UV profundo superam outras tecnologias semelhantes em todas as medidas fundamentais, como o tamanho do dispositivo, a densidade de potência ótica e o desempenho geral. O seu trabalho representa um importante passo em frente no fabrico de semicondutores.

Este feito foi nomeado um dos 10 principais avanços na tecnologia de semicondutores de terceira geração da China no 10.º Fórum Internacional sobre Semicondutores de Banda Larga em 2024.

Futuramente, os investigadores planeiam melhorar ainda mais a sua tecnologia. O seu objetivo é melhorar o desempenho dos microLEDs AlGaN de UV profundo e criar ecrãs de maior resolução, de 2k a 8k. Estes avanços poderão conduzir a processos de fabrico de semicondutores ainda mais precisos e eficientes.

Esta invenção marca um importante passo em frente na indústria dos semicondutores, potencialmente tornando a eletrónica avançada mais barata e mais fácil de produzir, ao mesmo tempo que abre caminho a futuras inovações.

Referência da notícia

Feng, F., Liu, Y., Zhang, K. et al. High-power AlGaN deep-ultraviolet micro-light-emitting diode displays for maskless photolithography. Nature Photonics (2024).