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项目介绍:

CINNO Research产业资讯,广东半导体工业技术学院(GISIT),东京大学和佛山德宝显示技术有限公司的研究人员最近开发了一种胶带辅助的激光剥离转移(TALT,Tape-assisted Laser Lift-off)技术,它可以解决这个行业目前在大规模芯片转移方面存在的问题,以及高分辨率显示器制作用Micro-LED的异质性集成。


与传统的液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)相比,Micro-LED被公认为是显示器行业的下一代显示技术,具有亮度高、功耗低、寿命长、分辨率高以及响应速度快等众多优点。因此,市场预计这种技术在可穿戴电子设备、户外显示器和增强现实/虚拟现实(AR / VR)头戴式显示器等应用中具有非常好的前景。

 

不过,目前来看,高分辨率Micro-LED显示器的批量生产还面临着许多挑战。其中,如何快速准确地将数百万颗Micro-LED芯片转移并集成到驱动电路基板上,可能是最大的瓶颈。尽管学术界和市场上已经提出了多种用于Micro-LED芯片转移的技术,但是它们在转移速度和对位精度上仍然还有很大的改进空间。另外,这些转移技术中的大多数都集中在芯片转移技术本身的优化上,很少会考虑其与芯片后续键合工艺的兼容性。

 

上述联合团队已经利用激光剥离和胶带转移技术来制造晶圆级薄膜Micro-LED。图1显示了这种新颖的TALT技术,它可用于将薄膜Micro-LED芯片转移到临时的胶带上。图1(a)显示将胶带层压到蓝宝石基板Micro-LED阵列上。然后如图1(b)显示,研究人员通过激光剥离(LLO)技术移除蓝宝石衬底,这样Micro-LED阵列随后被转移到了第一张胶带上。在将倒装芯片连接到驱动基板上之前,研究人员必须将Micro-LED倒过来,如图1(c)所示,这只要用另一条具有更强粘力的胶带粘贴第一条胶带上的Micro-LED阵列就可以实现。如图1(d)所示,由于第二条胶带具有更强的附着力,所以撕掉第一张胶带就可以将micro-LED转移到第二条胶带上。到这一步,如图1(e)所示,研究人员就已经准备好了这种特别适合于倒装芯片键合的可转移薄膜Micro-LED。

 

图1.用于晶圆级Micro-LED芯片转移的TALT技术的工作过程

 

上述过程得到的晶圆级micro-LED薄膜具体如图2所示。其中,图2(a)和(b)清楚地表明,在优化LLO条件后,这种方案可以实现很高的micro-LED剥离率(高达99.9%)。如图2(c)和(d)所示,光学和电气测试均表明,Micro-LED芯片阵列在转移前后发生的性能下降非常低。最后,研究人员认为,这种方法具有大规模生产晶圆的潜力,甚至可以扩大到更大尺寸的晶圆。

 

图2. 晶圆级Micro-LED转移到胶带上后的电学和光学性能

 

研究人员还特别强调,TALT技术不仅适用于晶圆级Miro-LED芯片的转移,而且还有利于这些倒装芯片的电学键合。如介绍,这些研究人员基于同一个团队开发的TALT技术和无凸点焊接工艺,还进一步展示了几款高性能的刚/柔性micro-LED显示器原型。图3展示了一款具有代表性的柔性micro-LED设备。

 

图3. 一款柔性micro-LED显示器原型

 

最后,研究人员总结道,这项技术为高成品率和键合精度Micro-LED器件的快速组装铺平了道路。另外,该方法也有望用于制造高分辨率的微型显示设备,这些微型显示设备可用于VR / AR头戴式设备、可穿戴设备和微型投影仪等。

事宜人群:
产品详情

中日团队合作开发用胶带辅助激光剥离的Micro-LED巨量转移技术

中日团队合作开发用胶带辅助激光剥离的Micro-LED巨量转移技术

CINNO Research产业资讯,广东半导体工业技术学院(GISIT),东京大学和佛山德宝显示技术有限公司的研究人员最近开发了一种胶带辅助的激光剥离转移(TALT,Tape-assisted Laser Lift-off)技术,它可以解决这个行业目前在大规模芯片转移方面存在的问题,以及高分辨率显示器制作用Micro-LED的异质性集成。


与传统的液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)相比,Micro-LED被公认为是显示器行业的下一代显示技术,具有亮度高、功耗低、寿命长、分辨率高以及响应速度快等众多优点。因此,市场预计这种技术在可穿戴电子设备、户外显示器和增强现实/虚拟现实(AR / VR)头戴式显示器等应用中具有非常好的前景。

 

不过,目前来看,高分辨率Micro-LED显示器的批量生产还面临着许多挑战。其中,如何快速准确地将数百万颗Micro-LED芯片转移并集成到驱动电路基板上,可能是最大的瓶颈。尽管学术界和市场上已经提出了多种用于Micro-LED芯片转移的技术,但是它们在转移速度和对位精度上仍然还有很大的改进空间。另外,这些转移技术中的大多数都集中在芯片转移技术本身的优化上,很少会考虑其与芯片后续键合工艺的兼容性。

 

上述联合团队已经利用激光剥离和胶带转移技术来制造晶圆级薄膜Micro-LED。图1显示了这种新颖的TALT技术,它可用于将薄膜Micro-LED芯片转移到临时的胶带上。图1(a)显示将胶带层压到蓝宝石基板Micro-LED阵列上。然后如图1(b)显示,研究人员通过激光剥离(LLO)技术移除蓝宝石衬底,这样Micro-LED阵列随后被转移到了第一张胶带上。在将倒装芯片连接到驱动基板上之前,研究人员必须将Micro-LED倒过来,如图1(c)所示,这只要用另一条具有更强粘力的胶带粘贴第一条胶带上的Micro-LED阵列就可以实现。如图1(d)所示,由于第二条胶带具有更强的附着力,所以撕掉第一张胶带就可以将micro-LED转移到第二条胶带上。到这一步,如图1(e)所示,研究人员就已经准备好了这种特别适合于倒装芯片键合的可转移薄膜Micro-LED。

 

中日团队合作开发用胶带辅助激光剥离的Micro-LED巨量转移技术

图1.用于晶圆级Micro-LED芯片转移的TALT技术的工作过程

 

上述过程得到的晶圆级micro-LED薄膜具体如图2所示。其中,图2(a)和(b)清楚地表明,在优化LLO条件后,这种方案可以实现很高的micro-LED剥离率(高达99.9%)。如图2(c)和(d)所示,光学和电气测试均表明,Micro-LED芯片阵列在转移前后发生的性能下降非常低。最后,研究人员认为,这种方法具有大规模生产晶圆的潜力,甚至可以扩大到更大尺寸的晶圆。

 

中日团队合作开发用胶带辅助激光剥离的Micro-LED巨量转移技术

图2. 晶圆级Micro-LED转移到胶带上后的电学和光学性能

 

研究人员还特别强调,TALT技术不仅适用于晶圆级Miro-LED芯片的转移,而且还有利于这些倒装芯片的电学键合。如介绍,这些研究人员基于同一个团队开发的TALT技术和无凸点焊接工艺,还进一步展示了几款高性能的刚/柔性micro-LED显示器原型。图3展示了一款具有代表性的柔性micro-LED设备。

 

中日团队合作开发用胶带辅助激光剥离的Micro-LED巨量转移技术

图3. 一款柔性micro-LED显示器原型

 

最后,研究人员总结道,这项技术为高成品率和键合精度Micro-LED器件的快速组装铺平了道路。另外,该方法也有望用于制造高分辨率的微型显示设备,这些微型显示设备可用于VR / AR头戴式设备、可穿戴设备和微型投影仪等。

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