Mikro-LED-Displays stehen vor der dreifachen Herausforderung, Millionen von Komponenten, die verschwindend klein sind, mit Submikrometerpräzision zu übertragen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist der Einsatz von Chemie und den Werkzeugen der Mikrolithografie, die die für die Herstellung von Halbleitern im Nanomaßstab verwendeten Verfahren nutzen.
Dieser Ansatz wurde von Terecircuits entwickelt, die am 30. NOV - 1. DEZ 2022 auf der MicroLED-Konferenz von TechBlick, die live online stattfindet, einen Vortrag halten werden. Hier ist die Agenda www.TechBlick.com/microLEDs
Schaubild 1 zeigt eine Optimierung: Mit einer tiefen UV-Lichtquelle wird ein ganzer Träger belichtet, auf dem sich eine Epi-Wafer mit MicroLEDs befindet, die durch Laser Lift Off (LLO) oder einen chemischen Prozess auf dem Träger abgelöst und vereinzelt werden. Gleichzeitig wird eine Maske positioniert, um selektiv nur die MicroLEDs im Pixelabstand freizusetzen. Auf diese Weise können Zehntausende von Bauteilen in einem einzigen Arbeitsgang übertragen werden, wobei die Genauigkeit der Beziehungen von Chip zu Chip im Fertigungsabstand erhalten bleibt. Masken können auch verwendet werden, um fehlerhafte Chips zu entfernen und Defekte an bestehenden Baugruppen zu reparieren.
Das Design des Materials, das die MicroLEDs auf dem Donor-Träger hält, ist entscheidend. Dieses Material muss die MicroLEDs vor der Freisetzung sicher und ohne Drift halten und dann, wenn es durch den laserinduzierten Vorwärtstransfer (LIFT) aktiviert wird, die Dice sauber und ohne Beschädigung und mit minimalen oder gar keinen Rückständen auf das Substrat schieben.
Folie 2 zeigt, dass die Optimierung eines Transfermaterials Um mit einer Maske arbeiten zu können (M-LIFT), muss eine Aktivierungsenergie erreicht werden, die unterhalb der Ablationsschwelle des Maskenmaterials liegt. Die meisten herkömmlichen Übertragungsmaterialien wie Polyimide und duroplastische Polymere sind ablative Materialien, die hohe Aktivierungsdosen erfordern, Rückstände hinterlassen und schwer zu kontrollieren sind. Sie benötigen in der Regel eine Energie (Fluenz) von 500-800 mJ/cm2 zur Aktivierung, was die Ablationsschwelle der Maske um das 10-fache übersteigt. Ein ideales Material zersetzt sich sauber und übt gleichzeitig eine nach unten gerichtete Platzierungskraft auf das Bauteil aus (was eine berührungslose Platzierung ermöglicht). Außerdem sollte es nur minimale "Randeffekte" aufweisen, die in benachbarte Bauteile übergehen und die Genauigkeit nachfolgender Transfers beeinträchtigen können.
Neben der Erleichterung des Einsatzes einer Maske, die eine echte Strukturierung ohne ausgefeilte Optik ermöglicht, bringt das Erreichen einer geringeren Fluenz zusätzliche Vorteile bei den Betriebskosten für den gesamten Transferprozess. Durch die geringere Energie wird deutlich weniger schädliche Wärme übertragen, und sie kann potenziell mit kostengünstigen, äußerst zuverlässigen Nicht-Laser-UV-Lichtquellen aktiviert werden. Ein geringerer Energiebedarf bedeutet auch, dass eine 10-mal größere Oberfläche für die parallele Freisetzung belichtet werden kann, oder alternativ ein 10-mal kleinerer Laser verwendet werden kann, um Kosten zu sparen. Diese Reduzierung der Werkzeugkomplexität führt zu geringeren Wartungskosten und weniger Ausfallzeiten.
Dieser Ansatz wurde von Terecircuits entwickelt, die am 30. NOV - 1. DEZ 2022 auf der MicroLED-Konferenz von TechBlick, die live online stattfindet, einen Vortrag halten werden. Hier ist die Agenda www.TechBlick.com/microLEDs
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