01
מָבוֹא
טכנולוגיית Micro LED, כתחום-מתקדם בטכנולוגיית התצוגה-הבא, זוכה לתשומת לב ומחקר נרחבים. בהשוואה לצגי גביש נוזליים מסורתיים ודיודות פולטות אור-אורגניות (OLED), נורות LED מיקרו מציעות בהירות גבוהה יותר, ניגודיות גבוהה יותר וסולם צבעים רחב יותר, ובמקביל גם צורכות פחות חשמל ותוחלת חיים ארוכה יותר. זה נותן לנוריות מיקרו LED פוטנציאל משמעותי בטלוויזיות, סמארטפונים, מכשירים לבישים קטנים, במסכי-רכב ויישומי AR/VR. השוואה של פרמטרים בין Micro LED, LCD ו-OLED.
העברת מסה היא שלב מרכזי בהעברת שבבי Micro LED ממצע הגידול למצע היעד. בשל הצפיפות הגבוהה והגודל הקטן של שבבי Micro LED, שיטות העברה מסורתיות מתקשות לעמוד בדרישות להעברה-בדיוק גבוה. השגת מערך תצוגה המשלב Micro LED עם כונן מעגלים דורשת העברות מסות מרובות של שבבי Micro LED (לפחות ממצע ספיר → מצע זמני → מצע חדש), עם מספר רב של שבבים המועברים בכל פעם, הדורשים יציבות ודיוק גבוהים של תהליך ההעברה. העברת מסה בלייזר היא טכניקה להעברת שבבי Micro LED ממצע הספיר המקומי למצע המטרה. ראשית, השבבים מופרדים ממצע הספיר המקומי באמצעות הרמת לייזר-; לאחר מכן, אבלציה מבוצעת על מצע המטרה כדי לאפשר את העברת השבבים על מצע עם חומרים דביקים (כגון polydimethylsiloxane). לבסוף, תוך שימוש בכוח החיבור המתכתי על משטח ה-TFT האחורי, השבבים מועברים ממצע PDM אל משטח ה-TFT האחורי.
02
לייזר ליפט-טכנולוגיית Off
השלב הראשון של העברת מסה בלייזר הוא לייזר הרמה-(LLO). התפוקה של הרמת לייזר- קובעת ישירות את התפוקה הסופית של כל תהליך העברת הלייזר. נוריות מיקרו משתמשות בדרך כלל במצעים כגון Si וספיר כדי לגדל שכבות אפיטקסיאליות של GaN לייצור. ישנם הבדלים משמעותיים בסריג ובמקדם התפשטות תרמית בין Si ל-GaN, כך שמצעי ספיר נמצאים בשימוש נפוץ יותר בהכנת שבבי Micro LED.
מרווח הפס של ספיר הוא 9.9eV, GaN הוא 3.39eV, ו-AlN הוא 6.2eV. העיקרון של הרמת לייזר-הוא להשתמש בלייזר באורך גל קצר- עם אנרגיית פוטון גדולה יותר מרווח הפס GaN אך פחות מרווחי הפס של ספיר ו-AlN, המקרינים מצד הספיר. הלייזר עובר דרך הספיר וה-AlN ונספג בשכבת פני השטח GaN. במהלך תהליך זה, פני השטח GaN עובר פירוק תרמי. מכיוון שנקודת ההיתוך של Ga היא בערך 30 מעלות, נוצרים N2 ו-Ga נוזלי, ו-N2 בורח, ובכך מפריד באופן מכני את השכבה האפיטקסיאלית GaN ממצע הספיר. ניתן לייצג את תגובת הפירוק המתרחשת בממשק כך:
לפי הנוסחה לאנרגיית פוטון, אורך גל הלייזר האופטימלי העומד בתנאים הנ"ל צריך להיות בטווח הבא: 125 ננומטר < 209 ננומטר פחות או שווה ל-λ פחות או שווה ל-365 ננומטר. מחקרים מראים כי רוחב דופק הלייזר, אורך גל הלייזר וצפיפות אנרגיית הלייזר הם גורמי מפתח בהשגת תהליך אבלציה בלייזר.
כדי להשיג פליטת צבע- מלאה עם נוריות מיקרו LED, יש צורך לסדר ולשלב במדויק שבבי מיקרו LED אדומים, ירוקים וכחולים על אותו מצע כדי ליצור פיקסלים צבעוניים קטנטנים וברזולוציה גבוהה-. עם זאת, LLO אינו מתאים לאינטגרציה סלקטיבית של התקני Micro LED שאינם-אחידים אדום, ירוק וכחול. יתרה מכך, תיקון סלקטיבי של מספר קטן של שבבי Micro LED פגומים הוא חיוני לשיפור התפוקה של מוצרי תצוגה. לכן, טכנולוגיית לייזר סלקטיבית-Off (SLLO) הופיעה. טכנולוגיה זו מתאימה לאינטגרציה הטרוגנית ולתיקון סלקטיבי, ללא צורך בתהליכי אצווה מורכבים. הוא יכול גם להעביר באופן סלקטיבי כמה נוריות LED שצוינו מראש ולתקן נוריות LED פגומות.
SLLO מושגת על ידי שימוש בלייזר כדי להפריד באופן סלקטיבי את הממשק בין שבבי ה- Micro LED והמצע. אור אולטרה סגול משמש בדרך כלל כמקור האור. אור באורך גל קצר- מקיים אינטראקציה חזקה יותר עם החומר, ומאפשר תהליך הרמה- מדויק יותר. בנוסף, החום שנוצר מאור אולטרה סגול במהלך תהליך ההרמה- נמוך יחסית, מה שמפחית את הסיכון לנזק תרמי.
Uniqarta הציעה שיטת פילינג לייזר מקביל בקנה מידה גדול, כפי שמוצג באיור 4. על ידי הוספת סורק לייזר X-Y על בסיס לייזר- דופק יחיד, קרן לייזר בודדת מבוטלת למספר קרניים, מה שמאפשר פילינג של שבבים בקנה מידה גדול.- סכימה זו מגדילה משמעותית את מספר השבבים המסולפים בהפעלה אחת, ומשיגה קצב פילינג של 100 M/h, דיוק העברה של ±34 מיקרומטר ויכולת זיהוי פגמים טובה, המתאימה להעברת גדלים וחומרים זרם שונים.
03
טכנולוגיית העברת לייזר
השלב השני של העברה מסיבית בלייזר הוא העברת לייזר, אשר מעבירה את השבב הדה למינציה מהמצע הזמני אל הלוח האחורי. טכנולוגיית הלייזר-המושרה קדימה (LIFT) המוצעת על ידי Coherent היא טכניקה שיכולה למקם חומרים ומבנים פונקציונליים שונים בדפוסים המוגדרים-של המשתמש, מה שמאפשר מיקום-בקנה מידה גדול של מבנים או מכשירים בעלי גדלים קטנים של תכונה. נכון לעכשיו, טכנולוגיית LIFT השיגה בהצלחה העברה של רכיבים אלקטרוניים שונים, בגדלים הנעים בין 0.1 למעל 6 מ"מ. איור 5 מציג תהליך LIFT טיפוסי. בתהליך LIFT הלייזר עובר דרך המצע השקוף ונספג בשכבת השחרור הדינמי. באמצעות אבלציה או אידוי בלייזר, הלחץ הגבוה שנוצר על ידי שכבת השחרור הדינמית גדל במהירות, ובכך מעביר את השבב מהחותמת למצע המקבל.
לאחר שיפורים, Uniqarta פיתחה טכנולוגיית העברה קדימה (BB-LIFT) מבוססת-לייזר-. כפי שמוצג באיור 6, ההבדל טמון בכך שבמהלך הקרנת לייזר, רק חלק קטן מה-DRL מובטל כדי ליצור גז כדי לספק אנרגיית השפעה. ה-DRL יכול לכסות את גל ההלם בפנים על ידי יצירת שלפוחית מורחבת, דחיפת השבב בעדינות יותר לעבר המצע הקולט, מה שיכול לשפר את דיוק ההעברה ולהפחית נזק.
אי-השימוש החוזר של החותמת הוא גורם חשוב המגביל את היישום של BB-LIFT. כדי לשפר את העלות-יעילות, חוקרים פיתחו טכניקת BB-LIFT לשימוש חוזר המבוססת על עיצוב של תבניות לשימוש חוזר, כפי שמוצג באיור 7. החותמת מורכבת מחלל מיקרו עם שכבת מתכת, עם דפנות חלל ותבנית דבק אלסטית בעלת מבנה מיקרו המשמש לעטוף את המיקרו-שבב ולקשר את החלל. בהארה בלייזר של 808 ננומטר, שכבת המתכת סופגת את הלייזר ויוצרת חום, מה שגורם לאוויר בתוך החלל להתרחב במהירות, לעוות את החותמת ולהפחית מאוד את היצמדותה. בשלב זה, ההשפעה שנוצרת כתוצאה מהיווצרות בועות מקלה על ניתוק השבב מהחותמת.
בהעברה-בקנה מידה גדול, נדרשת הידבקות חזקה במהלך האיסוף-כדי להבטיח רכישה אמינה, בעוד שההידבקות צריכה להיות נמוכה ככל האפשר במהלך המיקום כדי להשיג העברה. לכן, הטכנולוגיה המרכזית טמונה בשיפור יחס מיתוג ההדבקה. חוקרים הטמיעו מיקרוספרות הניתנות להרחבה בשכבת הדבק והשתמשו במערכת חימום לייזר כדי ליצור גירוי תרמי חיצוני. במהלך תהליך האיסוף,-המיקרוספירות המוטבעות הקטנות הניתנות להרחבה מבטיחות את השטיחות של משטח שכבת ההדבקה, בעוד שניתן להזניח את ההשפעה על ההדבקה החזקה של שכבת ההדבקה. במהלך תהליך ההעברה, הגירוי התרמי החיצוני של 90 מעלות שנוצר על ידי מערכת החימום בלייזר מועבר במהירות לשכבת הדבק, מה שגורם למיקרוספירות הפנימיות להתרחב במהירות, כפי שמוצג באיור 8. זה מביא למבנה מיקרו{10}}הרמה על פני השטח, מפחית באופן משמעותי את הידבקות פני השטח ומשיג שחרור אמין.
כדי להשיג העברה בקנה מידה גדול, חוקרים גילו שההעברה תלויה בשונות בהיצמדות בין ה-TRT לבין ההתקן הפונקציונלי, ונשלטת על ידי פרמטרי טמפרטורה, כפי שמוצג באיור 9. כאשר הטמפרטורה נמוכה מהטמפרטורה הקריטית Tr, קצב שחרור האנרגיה של ה-TRT/ההתקן הפונקציונלי עולה על קצב שחרור האנרגיה הקריטית של ההתקן הפונקציונלי/מצע המקור, מה שגורם לסדק/הממשק לתפקוד של ה-T. להעלות את המכשיר הפונקציונלי. במהלך תהליך ההעברה, חימום בלייזר מעלה את הטמפרטורה מעל הטמפרטורה הקריטית Tr, מה שהופך את קצב שחרור האנרגיה של ה-TRT/המכשיר הפונקציונלי נמוך מקצב שחרור האנרגיה הקריטית של המכשיר הפונקציונלי/מצע היעד, ובכך מעביר בהצלחה את המכשיר הפונקציונלי אל מצע המטרה.
