一、思坦科技与无掩膜光刻技术的邂逅
思坦科技，作为一家专注于 Micro-LED 半导体显示技术研发、生产、销售的国家级专精特新 “小巨人” 企业，一直致力于推动科技创新。此次，思坦科技与南方科技大学、香港科技大学、国家第三代半导体技术创新中心（苏州）强强联合，共同攻关无掩膜光刻技术，取得了重大成果。
这一成果于 2024 年 10 月 15 日正式在国际顶尖权威学术期刊《Nature Photonics》上发表。思坦科技 Micro-LED 研究院青年研究员冯锋博士为第一作者，思坦科技创始人刘召军博士为通讯作者。本项工作中，思坦科技提供驱动 IC 芯片，并承担示范应用工作。
这一重大成果的核心在于使用铝镓氮（AlGaN）材料制造出发光波长为 270 纳米的深紫外 Micro-LED。这些 LED 像素尺寸仅为 3 微米，外量子效率达到 5.7%，发光亮度达 396 W/cm2。通过 CMOS 驱动直接显示曝光图案，实现了图案与光源的集成，避免了掩膜版的复杂操作流程。分辨率高达 320×140 像素、像素密度为 2540 PPI 的 UVC Micro-LED 显示屏，更是展现了其在半导体领域精密制造中的巨大潜力。
在传统光刻过程中，掩膜版的制造和更换成本高昂，光刻效率也受到多重限制。而思坦科技研发的高功率 AlGaN 深紫外 Micro-LED 技术，利用无掩膜光刻的方式，不仅解决了半导体制造中的关键技术瓶颈，还提供了一条制造成本更低、曝光效率更高的解决方案。
二、无掩膜光刻技术的重大突破
（一）技术核心与优势
思坦科技研发的无掩膜光刻技术，其核心在于铝镓氮材料制造的深紫外 Micro-LED。这种材料制造的 LED 像素尺寸仅为 3 微米，外量子效率高达 5.7%，发光亮度达到 396 W/cm2。如此高的性能指标，使得该技术在半导体制造领域具有显著优势。
像素尺寸小意味着可以实现更高的分辨率。在半导体精密制造中，高分辨率是至关重要的。例如，在制造高端芯片时，需要极小的电路线宽，而小像素尺寸的 Micro-LED 可以满足这一需求。
外量子效率高意味着更多的电能可以转化为光能，提高了能源利用效率。这不仅降低了能源消耗，还减少了散热问题，使得设备更加稳定可靠。
发光亮度强为光刻过程提供了足够的光功率。在传统光刻技术中，光功率限制常常是一个难题。而思坦科技的深紫外 Micro-LED 克服了这一限制，能够快速、准确地将图案转移到晶圆上。
通过 CMOS 驱动直接显示曝光图案，实现了图案与光源的集成。这一创新避免了掩膜版的复杂操作流程，大大提高了生产效率。同时，也降低了生产成本，因为无需制作和更换昂贵的掩膜版。
（二）成功应用与影响
目前，基于深紫外 Micro-LED 显示技术的无掩膜光刻方法已经成功应用于 Micro-LED 显示屏幕的制造中。这一突破带来了多方面的积极影响。
一方面，显著节省了光刻掩模板制造的高成本。据相关数据显示，在传统光刻过程中，随着制程工艺的提升，掩膜成本不断攀升。例如在 7nm 制程中，掩膜成本大概为 1500 万美元。而思坦科技的无掩膜光刻技术无需制作掩膜版，大大降低了生产成本。
另一方面，在效率上远超电子束直写的无掩膜曝光技术。电子束直写技术虽然也可以实现无掩膜光刻，但由于其采用单点直写的方式，需要长时间累计高能电子进行深度方向的曝光，不适合进行批量、大面积生产。而思坦科技的深紫外 Micro-LED 技术可以快速、高效地完成图案转移，提高了生产效率。
更具划时代意义的是，该研究标志着深紫外 Micro-LED 技术将开启无掩膜光刻的创新解决方案，为半导体行业带来了革命性进展。这一技术的应用不仅可以提高芯片的性能和质量，还可以缩短产品的上市周期，满足市场对高性能芯片的需求。在未来，随着技术的不断完善和推广，有望在科研、医疗、特殊场景应用等领域发挥重要作用。
