[發明專利]一種激光輔助原位巨量轉移方法及系統

有效

• 申請號: 202110819686.7
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113399822B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張震;楊偉;劉義杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;B23K26/064;B23K26/0622;B23K26/082;B23K26/70
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、準備原位生長有Micro-LED芯片的襯底、臨時轉移結構、目標基板、激光振鏡系統、激光器及運動臺，所述臨時轉移結構包括透明基板、熱敏層及粘結層；

S2、將原位生長在所述襯底上的Micro-LED芯片粘接在所述臨時轉移結構的粘接層上，通過使用所述激光振鏡系統采用連續掃描的方式將紅外激光作用于所述襯底的GaN/藍寶石界面上，使得靠近界面處的GaN吸收激光能量被分解，從而使得Micro-LED芯片從所述襯底上剝離；

S3、將粘接有Micro-LED芯片的所述臨時轉移結構放置于所述目標基板正上方，利用所述運動臺保證所述目標基板上所需放置Micro-LED芯片的位置與所述臨時轉移結構上的待轉移Micro-LED芯片位置對準；

S4、將脈沖激光束通過所述激光振鏡系統后直接作用于所述臨時轉移結構上的待轉移Micro-LED芯片位置處，采用逐點掃描的激光掃描方式，即在所述臨時轉移結構上每個待轉移Micro-LED芯片位置使用脈沖激光連續作用多個脈沖，利用激光能量累計原理使得激光作用于所述透明基板與所述熱敏層的界面處，使得Micro-LED芯片選擇性的落入所述目標基板上。

2.根據權利要求1所述的一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，步驟S1中，所述臨時轉移結構中的所述熱敏層材料為聚酰亞胺。

3.根據權利要求1所述的一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，步驟S2中，將粘接有所述臨時轉移結構的襯底放置于所述激光振鏡系統正下方，所述臨時轉移結構中Micro-LED芯片面位于所述激光振鏡系統中激光掃描面的背面，使得激光振鏡的掃描范圍可以最大限度的作用于所述襯底的GaN/藍寶石界面。

4.根據權利要求1所述的一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，步驟S3中，粘接有Micro-LED芯片的所述臨時轉移結構與所述目標基板之間的距離，其中h為所放置Micro-LED芯片的最大厚度。

5.根據權利要求1所述的一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，步驟S4中，需根據Micro-LED的尺寸，利用來確定所應用所述激光振鏡系統所需要的焦距；其中，r為所述Micro-LED芯片中心位置至邊緣的最大距離，λ為所述激光波長，f為激光振鏡的焦距。

6.根據權利要求1所述的一種激光輔助原位巨量轉移方法，其特征在于，步驟S4中，所述激光振鏡系統在一個Micro-LED芯片轉移位置停留多個脈沖過后直接轉移到下一個Micro-LED芯片轉移位置，期間不需要改變激光的通斷。

7.一種激光輔助原位巨量轉移系統，其特征在于，包括紅外激光器、超短脈沖激光器、光閘、半反射鏡系統、激光擴束鏡、激光振鏡系統、臨時轉移結構、目標基板、運動臺；其中，所述半反射鏡系統包括互相垂直的兩個進光口以及兩個出光口，兩個進光口對準于所述紅外激光器和超短脈沖激光器，使得其所出射激光可以直接傳輸至所述半反射鏡系統；所述半反射鏡系統的兩個進光口與所述紅外激光器和超短脈沖激光器之間分別設置有光閘；所述半反射鏡系統的其中一個出光口對準于激光掃描振鏡，使其激光光束應用于Micro-LED芯片的巨量轉移中，另一出光口處設置一激光擴束鏡，對所產生的分束激光進行擴束從而使得其能量密度降低，防止產生危險，保證該系統的應用安全；所述臨時轉移結構裝置于所述目標基板上方，且所述目標基板裝置于所述運動臺上。

8.根據權利要求7所述的一種激光輔助原位巨量轉移系統，其特征在于，所述超短脈沖激光器出射激光脈寬小于等于10皮秒。

9.根據權利要求7所述的一種激光輔助原位巨量轉移系統，其特征在于，所述臨時轉移結構包括透明基板、熱敏層及粘結層；所述目標基板上設有用于接收Micro-LED芯片的凹槽。