[發(fā)明專利]一種激光輔助原位巨量轉(zhuǎn)移方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110819686.7
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113399822B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張震;楊偉;劉義杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;B23K26/064;B23K26/0622;B23K26/082;B23K26/70
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

本發(fā)明公開(kāi)了一種激光輔助原位巨量轉(zhuǎn)移方法及系統(tǒng)，主要包括以下內(nèi)容：利用紅外激光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，在保證激光能量密度的前提下激光光斑半徑較大的特點(diǎn)對(duì)生長(zhǎng)有Micro?LED芯片的GaN/藍(lán)寶石襯底利用激光振鏡進(jìn)行掃描，將Micro?LED芯片從該襯底上剝離轉(zhuǎn)移至臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)上；利用超短脈沖激光的“冷加工”效應(yīng)及多脈沖作用的能量累計(jì)原理對(duì)臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，利用激光振鏡進(jìn)行逐點(diǎn)快速掃描，實(shí)現(xiàn)將Micro?LED芯片對(duì)目標(biāo)基板的高速定點(diǎn)巨量轉(zhuǎn)移；采用半反射鏡將兩種激光引入同一條激光加工光路中，在未被利用激光出光口處設(shè)置激光擴(kuò)束裝置。本發(fā)明通過(guò)采用雙激光束掃描、脈沖激光逐點(diǎn)掃描進(jìn)行Micro?LED芯片巨量轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移速率高且良品率得到保證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光輔助原位巨量轉(zhuǎn)移方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

Micro-LED即微型發(fā)光二極管，是指高密度集成的LED陣列，其中陣列中的LED像素點(diǎn)距離在10μm量級(jí)，且每個(gè)LED像素都能自發(fā)光。相比LCD和OLED技術(shù)，Micro-LED憑借其高解析度、低功耗、高亮度、高色彩飽和度、反應(yīng)速度快、厚度薄、壽命長(zhǎng)等特性成為業(yè)界公認(rèn)的下一代顯示技術(shù)。

Micro-LED制程主要包含四大關(guān)鍵技術(shù)，即磊晶與芯片技術(shù)、巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)、鍵結(jié)技術(shù)、彩色化方案。其中巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)主要是指將生長(zhǎng)在外延襯底上的Micro-LED陣列快速精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)電路基板上，并與驅(qū)動(dòng)電路之間形成良好的電氣連接和機(jī)械固定的技術(shù)。然而由于所需轉(zhuǎn)移的Micro-LED芯片數(shù)量龐大，且需要快速且準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移，因此采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移方案存在耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)且準(zhǔn)確度不足的問(wèn)題，因此需要一種高時(shí)效且準(zhǔn)確度高的巨量轉(zhuǎn)移方法。

現(xiàn)有的巨量轉(zhuǎn)移方法主要有彈性印章法、激光輔助轉(zhuǎn)移法、靜電轉(zhuǎn)移法、電磁轉(zhuǎn)移法及流體自組裝法等。其中，彈性印模法的轉(zhuǎn)移良率目前可達(dá)99.99％，但由于其每小時(shí)轉(zhuǎn)移量?jī)H能達(dá)到1.0～2.5×10⁴個(gè)單元體，轉(zhuǎn)移面積較小且由于存在印章變形而容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)移誤差；靜電轉(zhuǎn)移法由于其電壓過(guò)高容易導(dǎo)致LED芯片被損壞，并且電磁轉(zhuǎn)移法需要額外的鐵磁層；激光輔助轉(zhuǎn)移法在較小的轉(zhuǎn)移誤差下，其每小時(shí)轉(zhuǎn)移量可達(dá)1×10⁸個(gè)單元體，但其轉(zhuǎn)移良率僅能到達(dá)90％。

因此，如何提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有巨量轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)中存在的良率、效率的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種激光輔助原位巨量轉(zhuǎn)移方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種激光輔助原位巨量轉(zhuǎn)移方法，該巨量轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟：

S1、準(zhǔn)備原位生長(zhǎng)有Micro-LED芯片的襯底、臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)、目標(biāo)基板、激光振鏡系統(tǒng)、激光器及運(yùn)動(dòng)臺(tái)，所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)包括透明基板、熱敏層及粘結(jié)層；

S2、將原位生長(zhǎng)在所述襯底上的Micro-LED芯片粘接在所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的粘接層上，通過(guò)使用所述激光振鏡系統(tǒng)采用連續(xù)掃描的方式將紅外激光作用于所述襯底的GaN/藍(lán)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(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)放置于所述目標(biāo)基板正上方，利用所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)保證所述目標(biāo)基板上所需放置Micro-LED芯片的位置與所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)上的待轉(zhuǎn)移Micro-LED芯片位置對(duì)準(zhǔn)；

S4、將脈沖激光束通過(guò)所述激光振鏡系統(tǒng)后直接作用于所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)上的待轉(zhuǎn)移Micro-LED芯片位置處，采用逐點(diǎn)掃描的激光掃描方式，即在所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)上每個(gè)待轉(zhuǎn)移Micro-LED芯片位置使用所述脈沖激光連續(xù)作用多個(gè)脈沖，利用激光能量累計(jì)原理使得激光能量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(biāo)基板上。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，所述臨時(shí)轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中的所述熱敏層材料為聚酰亞胺。