MicroLED顯示出未來顯示應用的巨大潛力。它們將根據AR/VR應用的需求，增強用戶體驗并擴展超大直視顯示器和超亮微型顯示器的應用范圍。當前MicroLED制造標準尚未確定，縮小芯片尺寸以及將大量芯片同時從生長晶圓轉移到臨時載體和最終背板基板上的能力仍然是一個巨大的挑戰。 深紫外(DUV)準分子激光器具有較大的可用脈沖能量和微米精度，是促進大規模MicroLED生產中轉移步驟的合適候選者。
與miniLED相比，藍寶石生長晶圓可能與LED保持在一起，而MicroLED需要從晶圓中釋放出來，并且只有幾微米的厚度。因此它們非常脆弱，這意味著需要使用非機械加工技術才能將它們從晶圓上安全取下。為了生產具有成本競爭力的MicroLED顯示器，必須將芯片尺寸減小到幾微米，并且通道寬度必須相應縮小，以在一塊晶片上實現最大數量的MicroLED。
另一方面，基板上的RGB像素間距必須增大，以便在將晶片從生長晶圓轉移到基板時提供操作空間。將不同晶圓的每個子像素組裝起來并進行螺距放大，需要單獨選擇每個鏡頭。將不同晶圓的每個子像素組裝起來并進行螺距放大，需要僅選擇每個鏡頭（例如每六分之一或十分之一）傳輸MicroLED。
圖1：基于DUV準分子激光的掩模成像系統，均質頂帽光束可實現質量轉移
相干公司開發并設計了一種基于掩膜的高分辨率成像系統（見圖1），提供了微米級精度和大視場尺寸，可同時傳輸多塊芯片。掩膜成像可以達到大約2μm L/S的分辨率。DUV光學系統的分辨率與高能激光相結合是一個經過驗證的概念，可滿足當今和未來幾年的要求。
其他傳輸技術無法同時結合分辨率和吞吐量可擴展性，因此已經達到大規模生產的極限。對于基于掩膜的系統，吞吐量取決于MicroLED的密度/間距、晶片上的場大小和激光的重復率，從而實現每小時一億個MicroLED的質量轉移。
圖2：在供體和受體基板之間，RGB傳輸距離為80μm
量產潛力
如果一臺4K電視需要大約2400萬個RGB像素，那么未來這種電視的處理時間需要在幾分鐘的范圍內。三種顏色必須在三步過程中分別轉移。在圖2中，顯示了在單獨顏色轉移后經過處理的接收器基板，在這種情況下它是40×40μm2氮化鎵裸片，在外延晶圓上具有10μm的間隔寬度。
基于激光的質量轉移工藝的另一個優點是，已經有將MicroLED轉移到基板的成熟方法。如今，一種方法是使用激光剝離步驟將MicroLED從生長晶圓釋放到臨時載體，然后通過選擇性轉移步驟將間距增加到顯示分辨率。在這里，DUV激光器是激光剝離和轉移的最佳選擇。另一種減少工藝步驟的方法是直接從生長晶片使用基于激光的傳輸機制，具有選擇性和更少步驟的優勢，從而最大限度地減少損壞和不準確風險（如圖3所示）。
圖3：直接從生長晶圓進行激光質量轉移與從臨時載體轉移
展望工業規模生產，基于激光的轉移工藝由于精度和產量可擴展性將顯現出巨大潛力。從研發系統級別開始，每分鐘轉移大約20萬個MicroLED，通過增加基板上的場尺寸和激光能量，可以實現每分鐘數百萬個MicroLED的轉移。
每分鐘傳轉移百萬個MicroLED，完整顯示器的總生產時間達到了將成本降低到合理水平所需的吞吐量水平。今天的超大型MicroLED顯示器將通過拼貼方法制造，并且根據顯示器的尺寸，一定數量的較小面板將被縫合連接到一個顯示器。高光學分辨率、光束整形和高精度機械概念的結合是面向未來下一代MicroLED顯示器的制造解決方案，而這將由紫外高能激光器來實現。
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