在微電子工業(yè)中，激光技術得到了廣泛的應用，在巨量轉(zhuǎn)移技術中，也有研究人員試圖借助激光來實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移的過程，這就是激光轉(zhuǎn)移流派。
Coherent（相干）是一家激光器制造商，其公司的產(chǎn)品在平板顯示工業(yè)中有廣泛的應用，包括準分子激光退火，柔性基底激光剝離，激光切割等等。
而在MicroLED制造過程中，Coherent也基于他們深厚的激光技術，提出了他們的解決方案。
在如下的視頻中，Coherent展示了他們在MicroLED制造中所涉及到的激光剝離技術（LLO）和激光轉(zhuǎn)移技術（LIFT）。
▲Coherent的激光技術在MicroLED上的應用
2018年，Coherent在whitepaper中介紹了他們公司可能應用于MicroLED制造中激光技術[35]，包括如下：
● 激光剝離（Laser Lift-Off, LLO）:
可以將MicroLED器件從藍寶石外延片上剝離下來，轉(zhuǎn)移到一個載板基板上，供后續(xù)巨量轉(zhuǎn)移
▲LLO過程
● 激光誘導向前轉(zhuǎn)移技術（Laser Induced Forward Transfer, LIFT）:
用于巨量轉(zhuǎn)移的過程中，將MicroLED轉(zhuǎn)移到背板基板上
● 準分子激光退火（Excimer Laser Annealing, ELA）:
用于LTPS-TFT背板的低溫多晶硅薄膜制造過程
● 激光切割（Laser Cutting):
用于面板的切割
● 激光修復（Laser Repair）:
用于MicroLED面板的切割
對于MicroLED的整體的過程，激光所用到的LLO和LIFT可以用如下的圖片來表示：
▲MicroLED制造過程中的LLO和LIFT
對于巨量轉(zhuǎn)移過程，Coherent采用了248nm的激光來轉(zhuǎn)移GaN MicroLED，激光束通過一個Mask和投影鏡頭，可以實現(xiàn)1000個die的同時轉(zhuǎn)移。
另外一家美國的公司QMAT也提出激光轉(zhuǎn)移的技術方案[36]，他們所采用的巨量轉(zhuǎn)移設備稱為Zero-ppm BAR Mass-Transfer Tool，
所謂Zero-ppm即為零缺陷的轉(zhuǎn)移，而BAR為Beam-Addressed Release的縮寫，即激光束尋址釋放，可以實現(xiàn)精確的選擇性轉(zhuǎn)移。
如下圖所示，在巨量轉(zhuǎn)移前，源基板上的MicroLED器件需要經(jīng)過測試，并將測試結(jié)果作為KGD File保存在計算機中（KGD即為Known Good Die)。
在后續(xù)轉(zhuǎn)移的過程中，通過讀取KGD文件中缺陷的位置信息，可以通過激光精確地進行選擇性轉(zhuǎn)移，從而使有缺陷的器件不會被轉(zhuǎn)移到目標基板上。
在QMAT的文章中可以看到其技術實現(xiàn)的一些細節(jié)[37]，在他們的方案中，關鍵點在于：
采用薄膜轉(zhuǎn)移的方式，可以得到高質(zhì)量的GaN薄膜，這樣可以提升Micro LED器件的效率。
▲薄膜轉(zhuǎn)移
減少了2倍MOCVD的時間，使得成本大大降低
可以在巨量轉(zhuǎn)移前進行電學測試篩選，得到KGD的信息
▲集成功能測試層
EPI基底就是轉(zhuǎn)移基底，采用激光可以實現(xiàn)選擇性轉(zhuǎn)移
位于基底和EPI GaN之間的功能層，在LLO過程中作為釋放層，可以避免GaN的損傷
在激光轉(zhuǎn)移流派中，還有一家美國公司Uniqarta，他們提出了一種被稱為LEAP的技術，即Laser-Enabled Advanced Placement，
這種技術與QMAT的方案的轉(zhuǎn)移過程有相似之處，即都能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性轉(zhuǎn)移。
如下圖所示，在Uniqarta的設備中，首先將激光束分束，然后在X-Y平面上掃描，達到選擇性轉(zhuǎn)移的目的[38-40]。
▲LEAP轉(zhuǎn)移
不過在轉(zhuǎn)移的時候，Uniqarta采用了一個釋放層，稱為Blistering轉(zhuǎn)移，而不是QMAT的ablative轉(zhuǎn)移。
釋放層吸收激光的能量，而將其上的MicroLED彈射出去，轉(zhuǎn)移到目標基板上。
采用這個技術，MicroLED背面不會吸收激光的能量，從而減少激光對其的損傷。
▲Blistering示意
流體自組裝派是利用流體的驅(qū)動，通過磁力、機械力或毛細作用力等方式，使MicroLED器件在流體中自動裝配到設計的指定區(qū)域。
根據(jù)目前的調(diào)查，不少廠商都有在流體自組裝巨量轉(zhuǎn)移的報道，包括Self Array，Elux，Nth Degree, 三星，夏普等等，在這里選擇一些比較典型的廠商介紹一下這個技術流派。
MicroLED器件上沉積一層熱解石墨，
然后被放置在磁性震動平臺上
在平臺上根據(jù)設計的磁性陣列快速完成定位,
然后就可以將這些器件巨量轉(zhuǎn)移到驅(qū)動基板上。
SelfArray的磁性自組裝原理如下面兩張圖片所示。
但關于器件本身的制備即轉(zhuǎn)移的細節(jié)，還有待調(diào)查更多的信息。
▲磁性載臺流體自組裝原理
▲SelfArray自組裝顯微觀察
eLux也提出流體自組裝巨量轉(zhuǎn)移技術方案。
eLue于2016年在美國成立，eLux與日本夏普的淵源很深，CEO Jong-Jan Lee與CTO Paul Schuele均出自夏普美國實驗室（Sharp Laboratories of America）。
2017年富士康通過其子公司CyberNet Venture Capital向其注資1000萬美元，2018年又與群創(chuàng)光電,AOT和夏普一起，正式收購eLux的全部股權。
在eLux發(fā)表的專利文件中，他們給出了其流體自組裝技術的一些細節(jié)[41]。
在NEPCON Japan 2019的報告中他們進一步解釋了這個技術[42]。
▲eLux轉(zhuǎn)移示意
可以看出，在這個技術方案中，eLux對MicroLED的形狀有特殊的設計，這樣可以保證在自組裝的過程中正面朝上。
首先目標基板放置在液體中，
然后將大量的MicroLED器件也放入并置于目標基板上方，
然后通過振動，通過流體和重力的共同作用，使MicroLED器件定位到指定的位置。
在剛剛過去的DIC2021論壇上，eLux還介紹了他們的流體自組裝技術，并展示了自組裝過程的視頻，如下圖所示。
▲eLux流體自組裝顯微觀察
據(jù)eLux在DIC2021論壇上介紹，采用這種方案有如下一些特點：
分離的MicroLED器件在流體中完全隨機自組裝，可以消除外延生長時，器件性能面內(nèi)不均造成的影響。
可以先選擇合格的MicroLED器件進行轉(zhuǎn)移，因此可以避免將不良器件轉(zhuǎn)移到驅(qū)動基板上
剩余的MicroLED器件可以重復利用
轉(zhuǎn)移的速度快，成本低
關于流體自組裝轉(zhuǎn)移，還有如下一些方案：
包括在轉(zhuǎn)移過程中利用機械力進行組裝，焊接組裝，疏水性組裝，電泳組裝等等，這里就不詳細進行介紹了[42]。
采用流體自組裝雖然具有一些優(yōu)點，但目前看起來還有一些難點需要克服：
比如難以進行三色器件的轉(zhuǎn)移，自組裝的效率等等。
因此還需要對這項技術進行更加深入的研究。
韓國的KIMM開發(fā)了卷對卷打印的巨量轉(zhuǎn)移技術，
其基本過程如下兩張圖所示：
首先通過滾輪將源基板上的MicroLED器件轉(zhuǎn)移到滾輪上，
然后再將滾輪上的器件轉(zhuǎn)移到目標基板上。
▲器件轉(zhuǎn)移到滾輪上
▲器件轉(zhuǎn)移到目標基板上
要通過滾輪對MicroLED進行拾取，在滾輪上面也需要一層PDMS材料作為印章，
但如何實現(xiàn)選擇性拾取，或源基板上微器件的間隔拾取，仍然是需要討論的地方。
要實現(xiàn)MicroLED器件的量產(chǎn)，巨量轉(zhuǎn)移技術必須要進一步取得突破，實現(xiàn)快速、高效、低成本的轉(zhuǎn)移。
目前業(yè)內(nèi)在巨量轉(zhuǎn)移方面投入了大量的精力，在各種不同技術流派上均取得一些成果，但還遠遠不能說有決定性的突破，也很難預測哪一種技術方案會首先成為量產(chǎn)方案。
但就筆者接觸到的信息，工業(yè)界最熱衷開發(fā)的還是彈性印章轉(zhuǎn)移和激光轉(zhuǎn)移，因為蘋果收購的LuxVue采用的靜電轉(zhuǎn)移，因此也受到一定的關注。
就讓我們繼續(xù)保持對這個技術的關注。
以上，全篇內(nèi)容完。
在此回看上篇/中篇
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
