마이크로 발광다이오드(LED) 전문기업 소프트에피(대표 황성민)는 미국 선다이오드와 공동으로 웨이퍼 본딩 없이 에피탁시 기술만을 사용해 독립 구동이 가능한 마이크로 LED용 적녹청(RGB) 적층형 에피웨이퍼를 개발했다고 1일 밝혔다.
두 회사는 인듐갈륨질화물(InGaN)계 에피탁시 기술을 이용해 마이크로 LED 디스플레이에 적용 가능한 모놀리식(Monolithic) RGB LED를 구현했다.
소프트에피는 독창적인 질화갈륨(GaN) 에피탁시 기술을 보유하고 있는 회사로, 질화물계 적색 LED를 포함한 InGaN·질화알루미늄갈륨(AlGaN) 에피 성장이 전문이다. 실리콘밸리에 위치한 선다이오드는 헤드업디스플레이(HUD), 증강현실(AR)·혼합현실(MR) 구현 디스플레이용 마이크로 LED 기술을 개발하는 기업이다.
초고해상도 차세대 풀컬러 마이크로 LED 디스플레이를 구현하려면 하나의 웨이퍼 위에 RGB가 각각 PN접합된 적층형 에피 웨이퍼가 필요하다. RGB를 웨이퍼에 에피 성장한 뒤 웨이퍼 본딩 기술을 이용하고 기판을 제거하는 복잡한 공정을 거쳐야 한다. 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 구현에 가장 큰 걸림돌이었다.
두 회사는 소프트에피 에피 성장기술과 선다오드 설계기술을 활용해 웨이퍼 본딩 없이 한 번의 에피탁시로 독립적 PN접합을 갖는 RGB 에피층을 단일 기판에 구현했다. 종전 웨이퍼 본딩이나 전류밀도 변화 파장 편이를 이용한 방식이 아닌 독립적으로 RGB 구동이 가능한 모놀리식 방식 에피탁시 기술을 이용했다. 초소형 고해상도 마이크로 디스플레이를 제작하기 위한 이상적 RGB 픽셀 구조로 평가된다.
에피탁시만을 이용한 모놀리식 LED 구조는 RGB층이 독립적 PN접합과 터널접합으로 직렬 연결된 구조다. 모놀리식 RGB 에피 성장기술을 이용한 적층방식은 기존 개별 R·G·B 웨이퍼 본딩 적층방식과 비교할 때 고해상도 초소형 풀컬러 마이크로 디스플레이 제조공정을 매우 단순화할 수 있다.
이번 기술 개발로 대화면 구현을 위한 마이크로 LED 디스플레이 제조 공정에도 크게 기여할 전망이다. 종전 사용하는 칩 개수를 3분의 1로 줄여 해상도를 높일 수 있고, 칩 전사공정도 30% 이하로 줄여 제조원가를 절감할 수 있다. 회사 측은 마이크로 LED 기반 고해상도, 풀컬러 마이크로 디스플레이 제조기술의 중요한 이정표가 될 것으로 기대하고 있다.
조인성 소프트에피 연구소장은 “다음 단계로 모놀리식 RGB 마이크로 디스플레이 프로토 타입 개발을 진행하고 있다”면서 “웨이퍼 본딩 없는 모놀리식 RGB 에피웨이퍼의 성공적 개발은 HUD 장치뿐만 아니라 AR·MR에 적합한 고해상도 마이크로 디스플레이를 가능케 하는 기반기술을 확보했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.
이어 “정부 지원과 모회사인 루멘스, 한국광기술원과 공동연구가 에피웨이퍼 개발에 큰 도움이 됐다”고 덧붙였다.
김한식기자 hskim@etnews.com
