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      Micro LED巨量轉移技術 分享篇(二)

      巨量轉移技術流程分為基板分離和晶片取放兩個關鍵制程:

      (1)基板分離:以某種作用力將晶片與源基板批量整體式分離;
      (2)晶片取放:通過轉移裝置將分離后的Micro LED晶片高精度選擇性地從源基板上拾取并轉移放置在目標顯示基板的特定位置上。
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       圖:巨量轉移技術流程       圖片來源:MicroDisolay

           然而由于待轉移的Micro LED尺寸相比主流晶片尺寸更小、集成數量更多,使得傳統的LED基板剝離、轉移技術如機械頂針、真空吸附拾取等制程窗口大大縮小,對技術和成本的要求更高,仍然存在良率、精度等問題,如何控制成本和良率成為了商業化的關鍵。表2 列出了巨量轉移技術不同流派的基板分離技術和拾取作用力。

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      表2巨量轉移技術原理     圖片來源:MicroDisolay

            Micro LED通常在Si、藍寶石等襯底上生長GaN外延層來制備為減少生長晶圓尺寸的限制,拓寬到中大尺寸顯示、柔性顯示領域,需要采用襯底去除技術將源基板剝離,當前襯底去除技術主要有機械剝離、化學蝕刻、雷射剝離,如圖

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      圖4 基板分離制程(a)機械剝離技術;(b)化學剝離技術;(c)雷射剝離技術

      圖片來源:MicroDisolay

            機械剝離技術是通過在藍寶石襯底或犧牲層上用溫度較高蝕刻液刻蝕出金字塔 X-Celeprint、KIMM、LuxVue等公司巨量轉移技術中基板分離方式類似這種原理,也通過蝕刻的方式使LED與生長襯底之間以橋式等弱接觸方式連接生長,但剝離外力不同,分別采用范德華力、靜電力或粘附力等作用力下吸附LED,通過調控吸附力使弱接觸結構斷裂,從而實現基板的分離。機械剝離技術原理簡單,剝離后GaN薄膜位錯密度小,但蝕刻操作比較復雜,實現完整剝離較為困難。
            化學剝離技術通常指在襯底上先生長一層沉積層,這層沉積層由CrN 最近報道了Trindade Kim等人化學玻璃技術對GaN薄膜的損傷最小,但是由于化學反應存在周期,使得玻璃速率較慢,且后續需增加殘留化學溶液的清除制程,無法滿足巨量轉移要求的超高轉移速率,故這方面的應用較少。
      雷射剝離技術誕生于1997年,KELLY等人交介面處發生的分解反應可表示為:
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            許多研究人員針對雷射能量密度巨量轉移技術的基板雷射分離采用同樣的原理,2016 年Kim J. 等 以雷射驅動技術為代表的公司如Uniqarta、Optovate等在基板分離制程中均采用雷射剝離的方式實現源基板的去除。雷射剝離技術具有作用時間短、剝離速率快的優點,但要求襯底對所作用波長的雷射透明,且成本設備較高,對GaN薄膜仍會有一定的損傷。

            從巨量轉移的角度來看,機械剝離雖原理簡單,但蝕刻操作復雜,分離吸附力需根據單次時刻結構的斷裂特性進行調整,重復性較差;化學剝離雖對GaN薄膜損傷小,但分離速率受限;雷射剝離技術可實現高效率剝離,如何將GaN薄膜的熱損傷降低是當前需要研究的問題。


      敬請留意續篇。

      來源:知識酷   MicroDisolay




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