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Micro LED巨量转移技术 分享篇(二)

巨量转移技术流程分为基板分离和晶片取放两个关键制程:

(1)基板分离:以某种作用力将晶片与源基板批量整体式分离;
(2)晶片取放:通过转移装置将分离后的Micro LED晶片高精度选择性地从源基板上拾取并转移放置在目标显示基板的特定位置上。
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 图:巨量转移技术流程       图片来源:MicroDisolay

     然而由于待转移的Micro LED尺寸相比主流晶片尺寸更小、集成数量更多,使得传统的LED基板剥离、转移技术如机械顶针、真空吸附拾取等制程窗口大大缩小,对技术和成本的要求更高,仍然存在良率、精度等问题,如何控制成本和良率成为了商业化的关键。表2 列出了巨量转移技术不同流派的基板分离技术和拾取作用力。

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表2巨量转移技术原理     图片来源:MicroDisolay

      Micro LED通常在Si、蓝宝石等衬底上生长GaN外延层来制备为减少生长晶圆尺寸的限制,拓宽到中大尺寸显示、柔性显示领域,需要采用衬底去除技术将源基板剥离,当前衬底去除技术主要有机械剥离、化学蚀刻、雷射剥离,如图

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图4 基板分离制程(a)机械剥离技术;(b)化学剥离技术;(c)雷射剥离技术

图片来源:MicroDisolay

      机械剥离技术是通过在蓝宝石衬底或牺牲层上用温度较高蚀刻液刻蚀出金字塔 X-Celeprint、KIMM、LuxVue等公司巨量转移技术中基板分离方式类似这种原理,也通过蚀刻的方式使LED与生长衬底之间以桥式等弱接触方式连接生长,但剥离外力不同,分别采用范德华力、静电力或粘附力等作用力下吸附LED,通过调控吸附力使弱接触结构断裂,从而实现基板的分离。机械剥离技术原理简单,剥离后GaN薄膜位错密度小,但蚀刻操作比较复杂,实现完整剥离较为困难。
      化学剥离技术通常指在衬底上先生长一层沉积层,这层沉积层由CrN 最近报道了Trindade Kim等人化学玻璃技术对GaN薄膜的损伤最小,但是由于化学反应存在周期,使得玻璃速率较慢,且后续需增加残留化学溶液的清除制程,无法满足巨量转移要求的超高转移速率,故这方面的应用较少。
雷射剥离技术诞生于1997年,KELLY等人交介面处发生的分解反应可表示为:
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      许多研究人员针对雷射能量密度巨量转移技术的基板雷射分离采用同样的原理,2016 年Kim J. 等 以雷射驱动技术为代表的公司如Uniqarta、Optovate等在基板分离制程中均采用雷射剥离的方式实现源基板的去除。雷射剥离技术具有作用时间短、剥离速率快的优点,但要求衬底对所作用波长的雷射透明,且成本设备较高,对GaN薄膜仍会有一定的损伤。

      从巨量转移的角度来看,机械剥离虽原理简单,但蚀刻操作复杂,分离吸附力需根据单次时刻结构的断裂特性进行调整,重复性较差;化学剥离虽对GaN薄膜损伤小,但分离速率受限;雷射剥离技术可实现高效率剥离,如何将GaN薄膜的热损伤降低是当前需要研究的问题。


敬请留意续篇。

来源:知识酷   MicroDisolay




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