AG APP-准分子激光器提升Micro-LED制造工艺

栏目:荣誉资质

更新时间:2021-06-04

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AG APP-准分子激光器提升Micro-LED制造工艺

产品简介

于无机III-V半导体(例如GaN)的Micro-LED(μLED)可用作生产电效率、亮度、像素密度、使用寿命和应用于范围近超强现有技术的显示屏,前景相当可观。

产品介绍

本文摘要:于无机III-V半导体(例如GaN)的Micro-LED(μLED)可用作生产电效率、亮度、像素密度、使用寿命和应用于范围近超强现有技术的显示屏,前景相当可观。

于无机III-V半导体(例如GaN)的Micro-LED(μLED)可用作生产电效率、亮度、像素密度、使用寿命和应用于范围近超强现有技术的显示屏,前景相当可观。然而,要构建从当前LED器件(大约200μm)到μLED(大约20μm)的过渡性,必需有技术创新的承托,特别是在是构建μLED显示屏装配方面的创意。本文将讲解如何通过准分子激光器解决问题此加工过程中尤为棘手的两个难题。

激光剥离技术(LLO)由于蓝宝石晶片的晶格失配度和成本皆比较较低,因此当前大多数LED生产工艺使用蓝宝石晶片作为MOCVD晶体生长的基板。但由于蓝宝石的导电和导电性较好,不会容许可萃取的光通量,因此蓝宝石并非成品GaNLED的理想载体材料。其结果造成,在生产高亮度GaNLED的过程中,最后必须加到一步操作者,将器件黏合到最后或临时载体上,然后再行将器件与“壮烈牺牲层”蓝宝石基板分离出来。

对于μLED而言,为了生产构成柔性显示屏的小尺寸薄型器件,似乎必需除去蓝宝石基板。图1.通过激光剥离技术除去蓝宝石基板的流程示意图a)器件晶体生长并吸附到载体基板b)激光束击穿蓝宝石基板c)除去蓝宝石基板利用准分子激光器展开激光挤压是除去蓝宝石基板的最常用方法。在加工过程中,高强度激光脉冲不会击穿蓝宝石基板(波长248nm的准分子激光束可以击穿),必要照射LED晶片上。同时,GaN层大量吸取紫外光,并有外壳的一层分解成镓和氮气。

所构成的气压不会把器件推离基板,在完全不对器件产生任何作用力的情况下构建器件与基板的分离出来。镓可以用水或稀盐酸盖住,以维持器件表面的洗手。除波长外,准分子激光器的另外一个最重要特性是脉冲较短(大约10-20ns),这有助诱导热扩散并最大限度减少器件的热负荷。此外,准分子激光器输入的激光可以构成沿两个轴能量均匀分布的细长光束(平顶光束)。

(图2)例如,相干性公司UVblade系统获取的155mmx~0.5mm光束的能量均匀度高于2%标准方差(sigma)。如此一来,所有加工区域将拒绝接受完全相同且最佳的能量通量,从而防止在加工过程中遇上能量过冲或过大冷负荷的问题,这个问题在能量强度呈圆形高斯分布的其他激光加工中经常出现。图2.UVblade(248nm)的155mm激光束轮廓,不含较短轴(SA)和长轴(LA)。

请注意,两个轴刻度的差异超过了两个数量级。准分子LLO实质上是一个单脉冲过程,因此对激光束均匀度和稳定性的拒绝极高。激光器制造商相干性公司已研发了需要符合这一市场需求的产品,这些产品获取卓越的脉冲稳定性(例如<1%rms),需要大大提高加工过程中的工艺掌控并协助用户减小工艺区间。

图3.配有LEAP准分子激光器和光束光学元件的UVbladeLLO系统。作业过程中,准分子激光器光束扫掠基板,通过太阳光整个加工区域构建器件分离出来。

如果要重点构建高产能,线束不会适当调整,从而在单次扫瞄中原始覆盖面积蓝宝石晶片(2"、4"或6")。这种方法必须中等强度激光(例如50到100W)。有效地热膨胀系数失配造成的薄膜内应力不会均匀分布获释,从而更进一步减少对器件的影响。因此,这种248nm方法是构建LLO最常用的方法。

另外一种LLO策略是用于尺寸较小的光束和光栅扫描整个晶片。如,相干性公司有一种UVblade系统产生长26mm,长0.5mm的光束,仅有须要扫瞄两次才可覆盖面积2"晶片。这种典型系统仅有必须功率30W,波长248nm的激光。光栅扫描方法必须在扫瞄方向上构建单次太阳光的可控重合,以及扫瞄之间的重合。

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激光诱导前向移往(LIFT)装配包括数百万μLED芯片的高分辨率显示屏面对独有的难题。在这个领域,248nm准分子激光器某种程度是将GaN从完整载体精准挤压的理想自由选择。分解的氮气不会收缩并在μLED结构上产生机械力,从而把芯片从完整载体推上接管基板。

通过融合用于大横截面光束、掩膜板和投影光学元件,只需一次激光太阳光才可分段传输多达1000个芯片。该工艺还有另外一种方式,用于聚合物粘合剂把μLED预先装配在临时载体晶片或胶带上。这些粘合剂不易吸取紫外线。在准分子激光的太阳光下,粘合剂不会再次发生光化学分解成反应,从而与μLED芯片分离出来并产生把芯片推上接管基板的作用力。

太阳光聚合物胶带或粘合剂所需的能量强度有可能只有LLO所需能量的二十分之一到五分之一。这意味著只需中等强度的激光,就可以超过十分低的处理速度。

图4.μLED装配流程(用于LLO和LIFT)示意图。总之,在显示屏加工准分子激光退火(ELA)和高亮度LED激光挤压(LLO)领域具有较好展现出的准分子激光器,在新兴的μLED领域也展现了极大潜力。

准分子激光器享有紫外线波长较短、脉冲较短、高能量、高功率等特性,这让它与LED生产领域常用的III-V材料十分与众不同。特别是在是248nm准分子激光器,需要超越该应用领域目前用于的266nm或213nm固态激光器在性能方面的容许。这需要推展构建低生产率、高性价比的工艺策略。


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