一篇講全Micro LED巨量轉移技術

　　行業背景

　　從性能指標來看， Micro LED 在(zai)亮度、分辨率(lv)、對比度上均顯著優于(yu) OLED 和(he) LCD。功耗(hao)方面，以智能手(shou)機為(wei)例(li)，LCD 耗(hao)電量約占手(shou)機的(de)(de) 50%。在(zai)相同畫(hua)面、相同亮度下(xia)，Micro LED 的(de)(de)功耗(hao)只有 LCD 的(de)(de) 10%、OLED 的(de)(de) 50%。壽(shou)命(ming)方面，Micro LED 約是 OLED 的(de)(de) 3 倍(bei)、LCD 的(de)(de) 1.5 倍(bei)。在(zai)消(xiao)費升級和(he)碳中(zhong)和(he)背景下(xia)，Micro LED 憑(ping)借顯著優勢，有望(wang)逐步取代 OLED 等顯示(shi)(shi)技術成為(wei)下(xia)一代顯示(shi)(shi)的(de)(de)主(zhu)流技術。

　　巨(ju)量(liang)轉(zhuan)移技(ji)術(shu)是已被(bei)證明能夠克服(fu)組裝(zhuang)Micro LED 芯片(pian)極端要(yao)求的(de)有前途的(de)解決方案，包括激光剝離(li)技(ji)術(shu)、接觸式 μTP 技(ji)術(shu)、激光非(fei)接觸式 μTP 技(ji)術(shu)和自流體組裝(zhuang)技(ji)術(shu)等。

　　基本概念

　　Micro LED 芯片的組裝通常包括幾個關(guan)鍵工(gong)藝(yi)(yi)步(bu)驟，包括從供體/生長基板(ban)釋(shi)放大塊(kuai) Micro LED 芯片(即(ji)外延剝離(li)工(gong)藝(yi)(yi))、調整間(jian)距尺寸，最后將它們對準并(bing)移動到背板(ban)/接收基板(ban)(即(ji)取放過(guo)程)。

　　基(ji)板分(fen)離(li)：以某種作用力將晶片與源基(ji)板批量整體式分(fen)離(li);

　　晶(jing)片(pian)取(qu)放(fang)：通(tong)過轉(zhuan)移(yi)(yi)裝置將分離后(hou)的Micro LED晶(jing)片(pian)高精(jing)度選擇性(xing)地(di)從源基板上拾取(qu)并轉(zhuan)移(yi)(yi)放(fang)置在(zai)目(mu)標顯示基板的特定(ding)位置上。

　　襯底剝離

　　與OLED顯(xian)示技術不(bu)同，無機LED無法在玻璃(li)或其他大(da)(da)尺寸(cun)襯底(di)(di)進(jin)行(xing)大(da)(da)面積的(de)制作，因此(ci)需要在半(ban)導(dao)體襯底(di)(di)上(shang)進(jin)行(xing)制作，然后(hou)再轉(zhuan)移到驅動背板上(shang)。當前LED所采用的(de)襯底(di)(di)一(yi)般為藍(lan)寶石(shi)，但(dan)藍(lan)寶石(shi)與外(wai)延層(ceng)之間(jian)的(de)晶(jing)格(ge)和熱(re)膨(peng)脹(zhang)系數不(bu)匹配，當尺寸(cun)增大(da)(da)時(shi)會因為應力(li)而(er)造成彎曲(Bowing)。而(er)且藍(lan)寶石(shi)襯底(di)(di)與目前大(da)(da)規模(mo)集(ji)成電路(lu)芯片(pian)不(bu)兼容，因此(ci)也有采用硅作為外(wai)延襯底(di)(di)的(de)方案。

　　無(wu)論哪種襯(chen)底形式，LED在制作(zuo)成(cheng)應用(yong)成(cheng)品(pin)時(shi)都或(huo)多或(huo)少需(xu)要(yao)進行轉移動(dong)作(zuo)。藍寶(bao)石(shi)襯(chen)底目前是 Micro LED 的主流(liu)襯(chen)底材料，但(dan)藍寶(bao)石(shi)襯(chen)底不導電且散熱差(cha)會影響 Micro LED 器件的發光效(xiao)率，且脆性藍寶(bao)石(shi)不利于 Micro LED 在柔(rou)性顯示方(fang)向的運用(yong)，所(suo)以要(yao)生(sheng)產(chan)高(gao)分辨率、高(gao)亮度(du)、高(gao)對(dui)比度(du)、微尺寸(cun)的 Micro LED 芯片，剝離藍寶(bao)石(shi)襯(chen)底是必要(yao)環節。

　　基板分離(li)制程(a)機械(xie)剝(bo)離(li)技術;(b)化學剝(bo)離(li)技術;(c)激(ji)光剝(bo)離(li)技術

　　芯片轉移

　　傳統的(de)(de)LED采(cai)用Pick&Place 真(zhen)空吸取的(de)(de)方式，由于真(zhen)空管在物理極(ji)限下只能(neng)做到(dao)大約80μm，而(er)Micro LED的(de)(de)尺寸(cun)基本小(xiao)于50μm，且當前的(de)(de)轉移設(she)備的(de)(de)精密度(du)是±34μm (Multi-chipper Transfer)，覆晶固晶機(Flip Chip Bonder)的(de)(de)精密度(du)是±1.5μm (每(mei)次(ci)(ci)移轉為單一晶片)，一次(ci)(ci)只能(neng)轉移數(shu)顆器(qi)件，既效率(lv)低(di)下又(you)很難進行高(gao)精度(du)及小(xiao)尺寸(cun)器(qi)件的(de)(de)轉移，因(yin)此無(wu)法用于Micro LED的(de)(de)量產過程中。

　　常規(gui)Pick&Place過程

　　隨著相關技術的持續進展，廠商已經(jing)能夠制(zhi)造出尺寸小于 100μm 但(dan)仍(reng)帶有藍寶石襯底的 Mini LED 芯片。在(zai)完成微米級 Micro LED 晶(jing)粒制(zhi)作(zuo)后，要把(ba)數百萬甚至數千萬顆微米級的 LED 晶(jing)粒正確且有效率(lv)地移(yi)動(dong)到(dao)電路基板上的過(guo)程稱之為(wei)“巨量轉移(yi)”。

　　整個制程對(dui)轉(zhuan)移(yi)(yi)過程要求極高(gao)，良率需(xu)達(da) 99.9999%，精度需(xu)控制在正負 0.5μm 內。以 4K 電視為(wei)例，4K 通常指 4096 x 2160 分(fen)辨(bian)率，假設每像(xiang)素點為(wei)三(san)個 R/G/B 晶(jing)粒，制作一臺(tai) 4K 電視需(xu)要轉(zhuan)移(yi)(yi)的晶(jing)粒高(gao)達(da) 2600 萬顆，即使每次轉(zhuan)移(yi)(yi) 1 萬顆，也需(xu)要重復 2400 次。傳統的機械轉(zhuan)移(yi)(yi)設備速度最高(gao)在數十(shi)顆/秒(miao)，無法(fa)滿足 Micro LED 量(liang)產化的需(xu)求。

　　為了實現全彩(cai)色Micro LED顯示器，轉移技(ji)術可分為兩類：

　　第一種(zhong)策(ce)略分(fen)別是 RGB Micro LED 芯片的(de)(de)選擇性(xing)批量(liang)轉移。在外延(yan)剝(bo)離(li)(li)工藝中，不(bu)同(tong)顏色的(de)(de) Micro LED 芯片與其生長(chang)基(ji)板分(fen)離(li)(li)。接下(xia)來，在拾放(fang)過程中，使用轉移介質從(cong)不(bu)同(tong)的(de)(de)生長(chang)基(ji)板拾取(qu) RGB Micro LED 芯片，然(ran)后是放(fang)置 RGB Micro LED 芯片到目標接收器(qi)基(ji)板。

　　第二種策(ce)略是單色 Blue/UV Micro LED 芯(xin)片的選擇性批量(liang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移(yi)，然后(hou)(hou)集成(cheng)顏色轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換，例(li)如(ru)噴(pen)墨打印量(liang)子(zi)點(dian) (QD ) 或(huo)發光聚合物(wu). 值得注意的是，僅對于某些(xie)(xie)具有(you)極高分辨率(lv)的特殊顯示器(例(li)如(ru) AR ) ，整(zheng)個藍光Micro LED芯(xin)片可以在(zai)外延剝離過程(cheng)后(hou)(hou)立即直接轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移(yi)(稱為“單片轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移(yi)”)，無需(xu)改變(bian)相鄰 Micro LED 芯(xin)片之間的原(yuan)始(shi)距(ju)離。然而(er)，顏色轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換技(ji)術(shu)仍然存在(zai)一些(xie)(xie)技(ji)術(shu)問(wen)題，如(ru)散熱困難(nan)、顏色轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換效率(lv)低(di)和熱穩定性等。因此，直到(dao)現在(zai)，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)移(yi)過程(cheng)仍然是必不可少的步驟。

　　a圖(tu)為RGB microLED選擇(ze)性批(pi)量轉移 b圖(tu)為單色 Blue/UV microLED 的選擇(ze)性批(pi)量轉移

　　從本(ben)質上講，轉移技(ji)術從根本(ben)上依賴于對某些關(guan)鍵界面(即(ji) Micro LED/生(sheng)長基板、傳輸介(jie)質/Micro LED 和(he) Micro LED/接收器)處界面粘附的(de)高(gao)效、可靠(kao)和(he)并行(xing)控制。

　　首(shou)先(xian)，外延(yan)剝(bo)離(li)工(gong)藝決定(ding)了Micro LED/生長(chang)襯(chen)底的(de)(de)界(jie)面粘(zhan)附(fu)(fu)狀(zhuang)態。對于(yu) Micro LED 的(de)(de)制造，必須(xu)在生長(chang)基板(藍寶石)上引入(ru)緩沖(chong)/犧牲層，以(yi)減少晶格/熱失配的(de)(de)影響。GaN 緩沖(chong)層通過(guo)(guo)(guo)強 sp3 型共價鍵(jian)(即化學(xue)相(xiang)互(hu)作用，~1000 kJ mol -1). 這種(zhong)強粘(zhan)附(fu)(fu)力(li)使得僅(jin)通過(guo)(guo)(guo)物(wu)理刺激(ji)(ji)來調節界(jie)面粘(zhan)附(fu)(fu)力(li)變得非常困難。因(yin)此，需要高能工(gong)藝(例(li)(li)如(ru)激(ji)(ji)光(guang)或化學(xue)蝕刻。由于(yu)物(wu)理(例(li)(li)如(ru)激(ji)(ji)光(guang)誘導的(de)(de)加熱和熔化，以(yi)及沖(chong)擊和化學(xue)(犧牲層的(de)(de)分解(jie)過(guo)(guo)(guo)程之間(jian)的(de)(de)復(fu)雜耦合，轉移技術(shu)首(shou)先(xian)面臨一(yi)個(ge)嚴峻(jun)的(de)(de)挑(tiao)戰，即如(ru)何選擇性(xing)和精確地控制外延(yan)剝(bo)離(li)過(guo)(guo)(guo)程。多種(zhong)因(yin)素(su)(su)，例(li)(li)如(ru)切屑厚度、結構、尺寸(cun)、剝(bo)離(li)界(jie)面注入(ru)能量(liang)(激(ji)(ji)光(guang)或刻蝕劑)的(de)(de)方式，影響最終的(de)(de)界(jie)面粘(zhan)附(fu)(fu)狀(zhuang)態，以(yi)及剝(bo)離(li)芯(xin)片的(de)(de)質量(liang)。通常，外延(yan)剝(bo)離(li)工(gong)藝只能直接(jie)制備有(you)限范圍的(de)(de) Micro LED 顯示(shi)(shi)器，而對于(yu)具有(you)可變像素(su)(su)排列的(de)(de)大面積顯示(shi)(shi)器，則需要額外的(de)(de)取放工(gong)藝。

　　相比之下，物理粘(zhan)附(fu)(fu)力(li)(例如(ru)范德華力(li)、流(liu)體(ti)(ti)張力(li)、靜(jing)電力(li))在(zai)(zai)(zai)拾(shi)放過程中起著至關(guan)重要(yao)的作用。傳輸介質以高(gao)度并(bing)行、高(gao)效和準確的方式將粘(zhan)附(fu)(fu)力(li)從強(qiang)(qiang)狀態切換(huan)到弱狀態的能(neng)力(li)是決(jue)定轉移(yi)技術能(neng)力(li)的主要(yao)因素。在(zai)(zai)(zai)拾(shi)取步驟(zou)(zou)中，傳輸介質/Micro LED 界面(mian)(mian)的粘(zhan)附(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度必(bi)須強(qiang)(qiang)于(yu) Micro LED/供體(ti)(ti)的粘(zhan)附(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度，從而(er)使 Micro LED 芯片能(neng)夠從供體(ti)(ti)基板上成(cheng)功剝離。在(zai)(zai)(zai)放置/吸附(fu)(fu)步驟(zou)(zou)中，低界面(mian)(mian)粘(zhan)附(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度有利于(yu)將 Micro LED 轉移(yi)到接收基板。與(yu)化(hua)學粘(zhan)附(fu)(fu)相比，一些(xie)物理粘(zhan)附(fu)(fu)可(ke)以提供低得多且(qie)可(ke)變的粘(zhan)附(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度. 對于(yu)典型的可(ke)逆粘(zhan)合(he)劑系統(tong)，界面(mian)(mian)分離的臨界力(li)Fc被發(fa)現為：

　　其中Gcrit (臨界(jie)(jie)能(neng)量(liang)釋放率)是(shi)由構成界(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)材料設定的(de)(de)屬性，A是(shi)粘(zhan)合(he)的(de)(de)表(biao)面(mian)積, C是(shi)系統合(he)規性。這(zhe)種關(guan)系表(biao)明界(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)物理粘(zhan)附(fu)力受三個(ge)關(guan)鍵參數(shu)的(de)(de)控(kong)制，這(zhe)三個(ge)參數(shu)取決于界(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)幾何形狀和材料特(te)性. 因此(ci)，如何通過外(wai)部(bu)刺激調節上述三個(ge)關(guan)鍵參數(shu)，實現可逆粘(zhan)合(he)，以及如何快(kuai)速、準確、選擇性、大量(liang)地施加外(wai)部(bu)刺激，是(shi)傳(chuan)質技(ji)術的(de)(de)重點和核心難點。

　　發展簡史

　　基于(yu)實現界面粘(zhan)(zhan)附批量(liang)控制的(de)不同策略，已經開發(fa)(fa)了(le)一系列(lie)轉(zhuan)移(yi)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術。作為轉(zhuan)移(yi)的(de)先決(jue)條件，外(wai)延剝(bo)離(li)(li)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術于(yu) 1978 年首次發(fa)(fa)展(zhan)，通過高頻選擇性(xing)蝕刻具有 AlAs 犧牲層的(de) LED，即化學(xue)剝(bo)離(li)(li)(CLO)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術。不久(jiu)之后，1997年開發(fa)(fa)了(le)范(fan)(fan)德華力(li)外(wai)延剝(bo)離(li)(li) ( VWDE ) 技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術和激光(guang)剝(bo)離(li)(li) (LLO) 技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術. 與 CLO 技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術不同，VWDE 技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術使用(yong)二維材(cai)料的(de)緩(huan)沖層，通過用(yong)范(fan)(fan)德華力(li)代替化學(xue)粘(zhan)(zhan)附力(li)來(lai)顯著降低界面粘(zhan)(zhan)附力(li)。為了(le)提高剝(bo)離(li)(li)效率和質量(liang)，引入了(le)激光(guang)以(yi)實現犧牲 GaN 層的(de)分解。后來(lai)，LLO成(cheng)為主流。同時，選擇性(xing)剝(bo)離(li)(li)Micro LED芯片的(de)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術提供了(le)一種(zhong)更(geng)簡單的(de)解決(jue)方(fang)案來(lai)適應特定(ding)的(de)像素排(pai)列(lie)密(mi)度(du)。因此，最近開發(fa)(fa)了(le)選擇性(xing)剝(bo)離(li)(li)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術。

　　Micro LED顯示(shi)器和(he)轉移技術發展的簡要年表

　　一般來(lai)說，取放技術可以根(gen)據轉(zhuan)移(yi)介質和接收基板的(de)相對位置分為三種類型。

　　接(jie)觸式μTP 技(ji)術(shu)需(xu)要Micro LED芯片在特殊(shu)印章的(de)幫助下(xia)直接(jie)與接(jie)收基板(ban)接(jie)觸，該技(ji)術(shu)首先由(you)羅杰(jie)斯等人(ren)引入(ru)。2013年，LuxVue提出了一種(zhong)新的(de)靜電力接(jie)觸μTP設(she)計理(li)念(nian)。典(dian)型(xing)的(de)接(jie)觸式 μTP 技(ji)術(shu)可(ke)以達到很高(gao)的(de)轉移率(lv) (>99.99%)。然而，低傳輸速(su)率(lv)是一個瓶頸。

　　激光非接(jie)(jie)觸(chu)式μTP 技(ji)術，它引入激光，通(tong)過 2012年(nian)引入的界面熱失(shi)配或氣泡噴射將(jiang)所選芯片與印(yin)模分(fen)離。具體來(lai)說，這些(xie)技(ji)術需要印(yin)模和接(jie)(jie)收基板(ban)之間有一(yi)定的距離。激光非接(jie)(jie)觸(chu)式μTP 技(ji)術可以(yi)實現高傳輸率，然而，成功率卻令人(ren)無法接(jie)(jie)受(shou)(90%)。

　　自組(zu)(zu)裝技術(shu)利用流(liu)體(ti)(例如 2008 年的流(liu)體(ti)自組(zu)(zu)裝) 作為傳(chuan)輸介質，并產生引力(li)、疏水或親水力(li)，以識別(bie)和定位具有(you)特(te)(te)定尺寸的 Micro LED 芯(xin)片。自組(zu)(zu)裝技術(shu)也可(ke)以實現高(gao)傳(chuan)輸率(99.9% )，然而，對 Micro LED 芯(xin)片和接(jie)收器面板有(you)特(te)(te)殊要求。

　　轉(zhuan)移技術的(de)不斷進步(bu)顯(xian)(xian)(xian)著提升了Micro LED顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)質(zhi)量和集(ji)(ji)成(cheng)規(gui)模。Micro LED顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)發展大致(zhi)可(ke)分為三個階段(duan)：單色微(wei)型顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)集(ji)(ji)成(cheng)、低PPI的(de)大面(mian)積顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)高成(cheng)本(ben)集(ji)(ji)成(cheng)、任意尺寸的(de)高成(cheng)本(ben)顯(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)集(ji)(ji)成(cheng)PPI(未來)。

　　Micro LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)最早由(you)Jiang課(ke)題組(zu)于2000年(nian)發明，此時的(de)(de)轉(zhuan)移(yi)技術只能集成少量的(de)(de)Micro LED陣(zhen)列(lie)，形成無(wu)源(yuan)矩陣(zhen)(PM)微型(xing)(xing)(xing)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)。第(di)一(yi)個 10 × 10 分(fen)辨率(lv)的(de)(de) PM Micro LED 顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)于 2001 年(nian)問(wen)世(shi), 2002 年(nian) 32 × 32 , 2003 年(nian) 64 × 64, 2004 年(nian) 128 × 96 的(de)(de)陣(zhen)列(lie)，隨(sui)后報道了(le)更多的(de)(de)元(yuan)素。2008年(nian)，Rogers課(ke)題組(zu)首先利用μTP技術實現了(le)16 × 16的(de)(de)Micro LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)，為制備大(da)面積顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)奠定了(le)基礎(chu)。2012 年(nian)，第(di)一(yi)款(kuan)配備 600 萬個 Micro LED 的(de)(de)大(da)面積顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)(55 英(ying)寸(cun) LCD)上市(shi)，采用拾放技術制造(zao)。2014 年(nian)，通(tong)過(guo)接觸μTP 制造(zao)了(le)具有 1700 PPI 分(fen)辨率(lv)的(de)(de)全彩色 Micro LED 顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi). 為了(le)獲得更好(hao)的(de)(de)分(fen)辨率(lv)和(he)亮度，引(yin)入了(le)有源(yuan)矩陣(zhen) ( AM ) 驅動技術。2019 年(nian)，通(tong)過(guo)接觸式μTP 結合 CLO 展示(shi)(shi)(shi)了(le) 3.3 英(ying)寸(cun)全彩 AM Micro LED 顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)(324 μ m × 324 μ m 像素尺寸(cun)) 。于 2019 年(nian)推出了(le)尺寸(cun)為 21 m × 5.5 m的(de)(de)最新(xin)大(da)型(xing)(xing)(xing) Micro LED 顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi) (～16 K) 。近年(nian)來，新(xin)型(xing)(xing)(xing) Micro LED 顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)產品的(de)(de)不斷增加依賴于轉(zhuan)移(yi)技術的(de)(de)進步(bu)。然而，到(dao)目(mu)前為止，制造(zao)成本的(de)(de)高昂價(jia)格阻(zu)礙(ai)了(le)Micro LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)的(de)(de)普(pu)及。

　　人(ren)們不斷追求更具成本(ben)效(xiao)(xiao)益(依靠極高的效(xiao)(xiao)率(lv)、良率(lv)和(he)準確(que)性)的轉移技(ji)術(shu)成為Micro LED顯示器普及的關(guan)鍵點。為了便于更好(hao)地(di)理解不同的轉移技(ji)術(shu)，下表總結了所有涵蓋技(ji)術(shu)的特性、傳輸(shu)產量、可用效(xiao)(xiao)率(lv)、可調節界面粘附的機制(zhi)以及局限性。

　　技術難點

　　巨量轉移技術是 Micro LED 量產化應用的關鍵(jian)一步，目前(qian)還存(cun)在許多問(wen)題(ti)。

　　Micro LED 芯片(pian)需(xu)要(yao)(yao)進行多(duo)次轉(zhuan)(zhuan)移(至少(shao)需(xu)要(yao)(yao)從藍(lan)寶(bao)石襯底(di)→臨時襯底(di)→新襯底(di))，且每次轉(zhuan)(zhuan)移芯片(pian)量非(fei)常(chang)大，對(dui)轉(zhuan)(zhuan)移工藝的(de)穩定(ding)性和(he)精確度要(yao)(yao)求非(fei)常(chang)高(gao)。

　　對于(yu) R/G/B 全彩顯示(shi)而言，由于(yu)每(mei)一種工藝只能生產一種顏色的芯(xin)片(pian)，故(gu)需要將紅/ 綠/藍芯(xin)片(pian)分(fen)別進行轉移(yi)，需要非常精準的工藝進行芯(xin)片(pian)的定位，極大的增(zeng)加(jia)了轉移(yi)的工藝難(nan)度。

　　Micro LED 的厚度僅為幾(ji)微米，將其精(jing)確地放置在目標襯底(di)上(shang)的難度非(fei)常高(gao)，芯(xin)(xin)片尺寸及(ji)間距都很(hen)小，要(yao)將芯(xin)(xin)片連上(shang)電路也是一(yi)個挑戰。

　　此外，由于(yu) Micro LED 尺寸極(ji)小，傳統測試(shi)設備(bei)難以使用(yong)，如何在百萬級(ji)甚至千萬級(ji)的芯片(pian)中對壞點進行(xing)檢(jian)測修復是一大挑戰，同樣(yang)通過檢(jian)測技(ji)術(shu)挑出缺陷晶粒后，如何替換壞點也是一項不可或缺的技(ji)術(shu)。

　　不同尺寸(cun)的技(ji)術要求(qiu)

　　當P1.0以上間距LED顯示屏，迭代向Mini/Micro級別的(de)LED晶(jing)體(ti)顆(ke)粒的(de)時候，依然可以(yi)采(cai)用傳(chuan)統(tong)的(de)RGB三元色燈珠(zhu)封裝方式(shi)。即(ji)完全傳(chuan)統(tong)的(de)做(zuo)法依然有效。但(dan)是(shi)，如(ru)果采(cai)用一定的(de)巨(ju)量轉移工藝，如(ru)LED顆(ke)粒的(de)提(ti)取、轉移、固定技(ji)術(shu)，無(wu)論是(shi)RGB三原色燈珠(zhu)，還(huan)是(shi)四合一的(de)更大規模燈珠(zhu)板，其效率(lv)都(dou)會(hui)提(ti)升。

　　同時，與標(biao)準的(de)巨量(liang)轉移不同，如果目(mu)標(biao)是(shi)三原色燈(deng)珠、或者四合一燈(deng)珠板，其(qi)對于(yu)“巨量(liang)轉移后端的(de)修(xiu)復(fu)設備與技術(shu)”的(de)需求就會(hui)很低(di)——一個基礎產品只集成三個、或者十余個LED晶體，出現不合格情況“報(bao)廢”是(shi)最簡單的(de)操(cao)作，當然也可以進行(xing)修(xiu)復(fu)處理(li)(何(he)種選擇主(zhu)要看經濟性)。這方面典型的(de)應用(yong)是(shi)國(guo)星光電的(de)多(duo)合一燈(deng)珠。

　　當然，在P0.5-p2.0間距的(de)(de)LED顯(xian)示大屏(ping)上(shang)，巨量(liang)(liang)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)技(ji)術(shu)的(de)(de)應用(yong)(yong)可(ke)以是完(wan)整體(ti)。如(ru)直接制(zhi)備10*10厘(li)米(mi)的(de)(de)CELL單(dan)元，其(qi)(qi)上(shang)集(ji)成(cheng)數(shu)萬(wan)，甚至(zhi)數(shu)十(shi)萬(wan)個LED晶體(ti)顆粒。這時(shi)候在后端(duan)的(de)(de)檢測和修(xiu)復(fu)工藝，就成(cheng)了必須的(de)(de)環節(jie)。尤其(qi)(qi)是在巨量(liang)(liang)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)缺(que)陷率(lv)(lv)在十(shi)萬(wan)分之一(yi)(yi)到百(bai)萬(wan)分之一(yi)(yi)水(shui)平上(shang)時(shi)，CELL單(dan)元需(xu)要(yao)修(xiu)復(fu)的(de)(de)概率(lv)(lv)很高。不過在LED大屏(ping)上(shang)采用(yong)(yong)完(wan)整的(de)(de)巨量(liang)(liang)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)技(ji)術(shu)流程(cheng)，意(yi)味著對既(ji)有(you)的(de)(de)表貼為核心(xin)的(de)(de)終(zhong)端(duan)制(zhi)程(cheng)的(de)(de)顛覆與替代。其(qi)(qi)市場推廣難度(du)不僅是技(ji)術(shu)上(shang)的(de)(de)、也(ye)包括投資(zi)端(duan)和產業鏈(lian)利(li)益重新分配方面(mian)的(de)(de)。

　　但是，如果(guo)Micro LED顯(xian)示應(ying)用在(zai)穿戴設(she)備上，其要求(qiu)可能是1-2英(ying)寸的(de)(de)基板(ban)上，轉移百萬顆單位的(de)(de)燈珠(zhu)。這(zhe)時候，對巨量轉移的(de)(de)效率(lv)(lv)、準確(que)度(du)和(he)缺陷(xian)率(lv)(lv)、檢測(ce)和(he)修復技術的(de)(de)要求(qiu)，就是另(ling)一個數量級的(de)(de)問題(ti)。即(ji)應(ying)用于越小尺寸的(de)(de)Micro LED顯(xian)示產品(pin)，其對巨量轉移的(de)(de)“規模和(he)精(jing)度(du)”要求(qiu)也就越高(gao)。

　　然(ran)而(er)，在(zai)大(da)尺(chi)寸顯(xian)示(shi)上(shang)，巨(ju)量(liang)轉移技術也有(you)獨(du)特(te)的難度：即從硅基(ji)板(ban)等上(shang)提取LED顆(ke)(ke)粒之后，顆(ke)(ke)粒間距擴張尺(chi)寸，在(zai)大(da)尺(chi)寸顯(xian)示(shi)上(shang)會更大(da)。比(bi)較(jiao)而(er)言，如(ru)果Micro LED應用(yong)于(yu)XR等近眼顯(xian)示(shi)，則(ze)幾(ji)乎沒有(you)晶體顆(ke)(ke)粒間距擴張問題(ti)——甚至Micro LED微型近眼顯(xian)示(shi)，可以采用(yong)非巨(ju)量(liang)轉移，而(er)是驅(qu)動結構(gou)和發光(guang)結構(gou)在(zai)同一塊硅基(ji)晶圓上(shang)分層制造的技術實(shi)現。

　　因為(wei)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)目標(biao)產品的(de)(de)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)尺(chi)寸(cun)、像素(su)密度和間距的(de)(de)不(bu)同，對巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)(yi)技術及其(qi)配套技術的(de)(de)要求也會(hui)截然(ran)不(bu)同。——差(cha)異巨大的(de)(de)巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)(yi)在不(bu)同目標(biao)市場(chang)的(de)(de)需求，也就(jiu)是技術難(nan)度的(de)(de)不(bu)同。后者導致在越是像素(su)密度低的(de)(de)、越是大尺(chi)寸(cun)LED顯(xian)(xian)示(shi)(shi)產品上，巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)(yi)現階段的(de)(de)技術成熟度，可商用性就(jiu)越強。

　　技術路線

　　巨量轉移(yi)主(zhu)要包(bao)括精準(zhun)抓取、選(xuan)擇性(xing)釋(shi)放、自(zi)組裝(zhuang)、轉印等動(dong)作。根(gen)據轉移(yi)過程中的(de)作用力(li)或具(ju)體的(de)轉移(yi)方(fang)式，大致可以分為：范德(de)華力(li)，靜(jing)電力(li)，磁力(li)，激光轉印，流體自(zi)組裝(zhuang)和卷(juan)對卷(juan)轉印幾種(zhong)路(lu)線。不同的(de)路(lu)線也有(you)重合的(de)部分。

　　工程應用中主(zhu)要采用的技(ji)術包括靜電力(li)吸附轉(zhuan)移(yi)、流體裝配轉(zhuan)移(yi)、彈性印模轉(zhuan)移(yi)、激光選(xuan)擇性釋放轉(zhuan)移(yi)等(deng)。

　　靜電吸附

　　利(li)用(yong)靜電(dian)力(li)來控制內外電(dian)極(ji)電(dian)壓差(cha)，實現對晶粒(li)的(de)吸附(fu)和轉移(yi)。靜電(dian)力(li)采用(yong)具有雙(shuang)級結構的(de)轉移(yi)頭，轉移(yi)頭被(bei)介電(dian)層對半分(fen)離呈一對 Si 電(dian)極(ji)。拾(shi)取晶粒(li)階段，在(zai)(zai)吸附(fu)轉移(yi)頭和芯片上產生(sheng)不同(tong)電(dian)荷，利(li)用(yong)異性(xing)相吸的(de)原(yuan)理將(jiang)晶粒(li)吸附(fu)拾(shi)取。當需要(yao)把 LED 放到既(ji)定位置時(shi)，通過(guo)調節電(dian)極(ji)電(dian)壓差(cha)，同(tong)性(xing)電(dian)荷相斥，把晶粒(li)放到既(ji)定位置完(wan)成轉移(yi)。在(zai)(zai)轉移(yi)過(guo)程中要(yao)求被(bei)吸取的(de)微型晶粒(li)襯底平整(zheng)度(du)必須精確控制，以免造(zao)成無效的(de)抓取動作，降低良率(lv)。

　　在靜電轉移(yi)過程(cheng)中，靜電轉移(yi)頭陣列(lie)平面需跟Micro LED陣列(lie)平面對準，再進行拾取及(ji)轉移(yi)，因此，在制造上，每一Micro LED的(de)(de)位置以(yi)及(ji)高度必須精(jing)確控制，任一Micro LED位置的(de)(de)偏移(yi)、高度的(de)(de)差異或是污染，都有(you)可能(neng)導致整個Micro LED陣列(lie)轉移(yi)的(de)(de)失敗，造成(cheng)良率的(de)(de)降低以(yi)及(ji)成(cheng)本的(de)(de)增(zeng)加。因此，研發具有(you)robust的(de)(de)發明(ming)，使得靜電轉移(yi)具備強健的(de)(de)免疫(yi)力以(yi)抵御制程(cheng)的(de)(de)變異，是靜電轉移(yi)技術最大(da)之困難與挑戰。

　　特點：靜電易(yi)損壞(huai)芯片(pian);芯片(pian)制造要求(qiu)高。

　　探頭(tou)用常規微電(dian)子加工的方式(shi)制(zhi)得，因此可(ke)(ke)以用微電(dian)路將這(zhe)些(xie)探頭(tou)進(jin)行(xing)連接，這(zhe)樣(yang)可(ke)(ke)以快速施加不同(tong)的電(dian)壓信號(hao)，去分別決定(ding)哪(na)(na)些(xie)需要(yao)轉(zhuan)移(yi)，哪(na)(na)些(xie)不需要(yao)，這(zhe)樣(yang)就可(ke)(ke)以進(jin)行(xing)篩選，避免將壞的Micro LED也一并轉(zhuan)移(yi)過去。

　　兩種類型的(de)靜電(dian)載臺(tai)都可以通過對電(dian)極施加電(dian)場(chang)而產生靜電(dian)吸(xi)附：

　　J-R(Johnsen-Rahbek)靜電載臺(tai)，與物(wu)體接觸的表面是金屬(shu)

　　庫侖力(li)(Coulombic)靜(jing)電載臺(tai)，與(yu)物體接觸的表面(mian)為(wei)絕緣體

　　加拿大(da)的(de)名叫(jiao)Cooledge的(de)公司也(ye)采用了靜電(dian)(dian)力(li)巨量轉移(yi)的(de)技(ji)術，但是(shi)他們的(de)方(fang)法(fa)和LuxVue又很(hen)不一樣。Cooledge的(de)靜電(dian)(dian)轉移(yi)頭并沒有額外的(de)電(dian)(dian)路。

　　在(zai)(zai)靜電頭(tou)中存在(zai)(zai)著(zhu)一(yi)層可以吸(xi)收光而(er)產生電荷的(de)(de)材料(liao)，而(er)采用光照的(de)(de)方式，使照射的(de)(de)部位產生靜電，從而(er)可以對(dui)Micro LED器件(jian)進行轉移。要實(shi)現選擇性的(de)(de)選取，則需要配(pei)合著(zhu)光罩的(de)(de)使用。

　　流體自組裝(zhuang)

　　利用刷桶(tong)在襯底(di)上滾動，使(shi)得 LED 置于液體懸浮液中，通(tong)過流體力和重力作(zuo)用， Micro LED 芯片(pian)(pian)顆粒捕獲并放置到襯底(di)上的對應(ying)井中。流體組裝技(ji)術僅(jin)需(xu)在 Micro LED 芯片(pian)(pian)上做特(te)殊設(she)計， 芯片(pian)(pian)即(ji)可精準(zhun)對位。流體組裝技(ji)術僅(jin)需(xu)在 Micro LED 芯片(pian)(pian)上做特(te)殊設(she)計，芯片(pian)(pian)即(ji)可精準(zhun)對位。

　　特點：選擇性差(cha);技術難(nan)度高(gao)。

　　流體(ti)自(zi)(zi)組裝(zhuang)派是(shi)利用流體(ti)的驅動，通過磁力、機械力或毛細作用力等方式(shi)，使Micro LED器(qi)件在流體(ti)中自(zi)(zi)動裝(zhuang)配到設(she)計的指定區域(yu)。根據目前的調(diao)查，不少廠商都有在流體(ti)自(zi)(zi)組裝(zhuang)巨量轉移的報道，包括Self Array，Elux，Nth Degree, ，等等。

 　　Self Array采用的(de)流體自組裝技術(shu)中：Micro LED器(qi)件(jian)上(shang)沉積一層熱解石墨，然后被放置(zhi)在磁(ci)性(xing)(xing)震動(dong)平臺(tai)上(shang)，在平臺(tai)上(shang)根據設計的(de)磁(ci)性(xing)(xing)陣列快速完(wan)成定位，然后就可以將這些器(qi)件(jian)巨量轉移到驅動(dong)基板上(shang)。

　　eLux也提出流體自(zi)組裝巨量轉移技(ji)術方案。2021 年 4 月 19 日，eLux在官方網站上宣布通過流體組裝技(ji)術已生產出 12.3 英寸 Micro LED 顯(xian)示器，自(zi)然產率(lv)為 99.987%。顯(xian)示器由 581,400 個(ge) GaN Micro LED 在 10 分(fen)(fen)鐘內(nei)組裝而成(cheng)， 組裝速度為每小時(shi) 310 萬顆，即 3.1KK/時(shi)。其(qi)中有 34 個(ge)失效顆粒，33 個(ge)可用(yong)激(ji)光修(xiu)復(fu)， 修(xiu)復(fu)缺(que)陷率(lv)接近百萬分(fen)(fen)之一。

　　在(zai)這個技術方案中(zhong)，eLux對Micro LED的(de)(de)(de)形狀有特殊的(de)(de)(de)設計，這樣可以保(bao)證在(zai)自組(zu)裝的(de)(de)(de)過程中(zhong)正面朝上。eLux的(de)(de)(de)技術在(zai)轉(zhuan)移時(shi)：首先目標基板(ban)放置在(zai)液體(ti)中(zhong)，然(ran)后將大量的(de)(de)(de)Micro LED器(qi)件也放入并置于目標基板(ban)上方，然(ran)后通(tong)過振動(dong)，通(tong)過流體(ti)和重力的(de)(de)(de)共同作用，使Micro LED器(qi)件定位到(dao)指定的(de)(de)(de)位置。

　　關于流體自組裝(zhuang)(zhuang)轉(zhuan)移(yi)，還有包括在(zai)轉(zhuan)移(yi)過程中利用機械力進(jin)行(xing)組裝(zhuang)(zhuang)，焊接組裝(zhuang)(zhuang)，疏水性(xing)組裝(zhuang)(zhuang)，電(dian)泳組裝(zhuang)(zhuang)等等。

　　與最常見的(de)(de)(de)取(qu)放及激光轉移(yi)(yi)方案相比，流(liu)體(ti)組(zu)(zu)裝(zhuang)技術(shu)耗材使(shi)用較少、成本較低，在(zai)轉移(yi)(yi)設(she)備(bei)和轉移(yi)(yi)過程中，流(liu)體(ti)組(zu)(zu)裝(zhuang)設(she)備(bei)不需要精密的(de)(de)(de)對位控(kong)制，因此(ci)成本相對低廉。采用流(liu)體(ti)自組(zu)(zu)裝(zhuang)雖然具(ju)有一些優點，但目前看起來還有一些難(nan)點需要克服：比如難(nan)以進(jin)行三色器(qi)件的(de)(de)(de)轉移(yi)(yi)，自組(zu)(zu)裝(zhuang)的(de)(de)(de)效率等等。

　　彈性印模

　　使用彈(dan)(dan)性印(yin)(yin)(yin)模(mo)，結(jie)合高精度運(yun)動控制(zhi)打(da)印(yin)(yin)(yin)頭，利用范德華(hua)力(li)，通過(guo)改(gai)變(bian)打(da)印(yin)(yin)(yin)頭的(de)(de)速度，讓 LED 粘附在(zai)轉移(yi)頭上(shang)，或打(da)印(yin)(yin)(yin)到(dao)目(mu)標襯(chen)底(di)片(pian)的(de)(de)預(yu)定(ding)(ding)位置上(shang)。先處理(li) Micro LED 芯(xin)(xin)片(pian)襯(chen)底(di)，使其只通過(guo)錨點和斷(duan)裂鏈固定(ding)(ding)在(zai)基底(di)上(shang)，然后利用聚二甲基硅(gui)氧烷作(zuo)(zuo)為(wei)轉移(yi)膜材料制(zhi)作(zuo)(zuo)彈(dan)(dan)性印(yin)(yin)(yin)模(mo)。彈(dan)(dan)性印(yin)(yin)(yin)模(mo)與芯(xin)(xin)片(pian)通過(guo)范德華(hua)力(li)結(jie)合，斷(duan)裂鏈發生斷(duan)裂，所有芯(xin)(xin)片(pian)按原來的(de)(de)陣(zhen)列(lie)排布被轉移(yi)到(dao)彈(dan)(dan)性體上(shang)面，通過(guo)調整印(yin)(yin)(yin)與芯(xin)(xin)片(pian)之間的(de)(de)黏著性，完(wan)成釋放動作(zuo)(zuo)。要求(qiu)精準控制(zhi)各個階段(duan)粘力(li)大(da)小，且印(yin)(yin)(yin)模(mo)必(bi)須表面度極為(wei)平坦，才不影(ying)響轉移(yi)的(de)(de)良(liang)率(lv)和精度。

　　特點：操作簡單;選(xuan)擇性好;作用力調(diao)控困(kun)難;印模表(biao)面(mian)需極(ji)為平(ping)坦。

　　2021 年(nian) 1 月，美(mei)國 X Display Company 在官網宣布 2020 年(nian)底(di)在美(mei)國安裝全球首個基于彈性印(yin)模(mo)轉(zhuan)移(yi)技術的(de)(de)(de)巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)設備，并將在 2021 年(nian)供應更多巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)工具。XDC 是由(you)巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)技術廠商 X-Celeprint 在 2019 年(nian)分拆出(chu)來的(de)(de)(de)公司，擁(yong)有 Micro LED 巨量(liang)轉(zhuan)移(yi)技術的(de)(de)(de) IP 和制造能力。

　　X-Celeprint的(de)Elastomer Stamp技(ji)術，也屬于pick&place陣營的(de)范(fan)德(de)華力派。采用高精度控制(zhi)的(de)打印頭，進行彈性印模，利用范(fan)德(de)華力讓(rang)LED黏附在轉移頭上，然(ran)后放(fang)置到目標襯底片上去。目前采用的(de)彈性體(Elastomer)一般是PDMS。

　　這兩家的核(he)心技(ji)(ji)術(shu)也(ye)被稱(cheng)為μTP技(ji)(ji)術(shu)，即微(wei)轉印(yin)(Micro-Transfer Printing)技(ji)(ji)術(shu)。

　　在往目(mu)(mu)標(biao)基板(ban)上轉移的過程(cheng)(cheng)中，目(mu)(mu)標(biao)基板(ban)本(ben)身也需要(yao)(yao)和(he)器(qi)(qi)件(jian)有(you)一(yi)(yi)定的作用(yong)力(li)，這(zhe)個作用(yong)力(li)需要(yao)(yao)大于彈性印章與器(qi)(qi)件(jian)在轉移過程(cheng)(cheng)中的作用(yong)力(li)。要(yao)(yao)實現這(zhe)一(yi)(yi)點，可以通(tong)過某(mou)種方(fang)式增加(jia)目(mu)(mu)標(biao)基板(ban)表(biao)面的吸附(fu)力(li)，比如應用(yong)一(yi)(yi)層具有(you)黏(nian)附(fu)力(li)的材料(liao)，或者利(li)用(yong)bonding材料(liao)的毛細作用(yong)等(deng)等(deng)，如涂上了(le)一(yi)(yi)層DVS-BCB材料(liao)。

　　目(mu)前在業界也有采用另外一種方法(fa)--LLO轉移外延層--來進行轉印，這(zhe)種方法(fa)可(ke)以免(mian)于(yu)在器(qi)件(jian)制造的時(shi)候對器(qi)件(jian)結(jie)構進行弱(ruo)化。

　　首先采用LLO(Laser Lift-Off)將外延層整體轉移到一個中(zhong)間基(ji)板，然后在中(zhong)間基(ji)板上進行器件制(zhi)作，制(zhi)作好的器件通過PDMS彈性印章轉移到目標基(ji)板上。

　　因為中間(jian)基板和器件之(zhi)間(jian)的(de)作用(yong)力可以(yi)通過一定的(de)方式設計(ji)得較(jiao)弱，因此可以(yi)通過彈(dan)性印章(zhang)直接(jie)進轉移。這種方案首先采用(yong)了(le)激光剝離制程，這個制程目(mu)前在平板或半導體(ti)產業(ye)中較(jiao)為常(chang)見。而(er)整體(ti)工藝(yi)步(bu)驟也更(geng)加簡(jian)單，可能(neng)在工業(ye)界(jie)是一個比較(jiao)關注的(de)方法。

　　激光轉移

　　選擇性釋放(fang)轉(zhuan)移技(ji)(ji)術跳過拾取(qu)和釋放(fang)的(de)(de)環節，直接從原有的(de)(de)襯底(di)上將 LED 進行轉(zhuan)移。目前實現方式通常(chang)是(shi)通過高能量脈(mo)沖(chong)激光(guang)(guang)透過鍍有材(cai)料(liao)薄膜的(de)(de)基底(di)，聚焦(jiao)到基底(di)與材(cai)料(liao)薄膜的(de)(de)交界面上，使薄膜被加熱(re)至熔融狀(zhuang)態，基底(di)上的(de)(de)芯(xin)片即可轉(zhuan)移沉積到與之平行放(fang)置的(de)(de)受體(ti)上。主要原理是(shi)利用激光(guang)(guang)器產生的(de)(de)激光(guang)(guang)與物(wu)質(zhi)的(de)(de)相互作(zuo)用，其中紫外(UV)波(bo)長(chang)的(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)在被物(wu)質(zhi)吸(xi)收(shou)(shou)時會(hui)引起電子(zi)激發，產生燒蝕分解(jie)，從而產生沖(chong)擊力(li);紅外(IR)波(bo)長(chang)的(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)被物(wu)質(zhi)吸(xi)收(shou)(shou)后(hou)導(dao)致電子(zi)振動(dong)和旋轉(zhuan)激發，然后(hou)發生熱(re)分解(jie)，從而產生驅動(dong)力(li)。該轉(zhuan)移技(ji)(ji)術需要精(jing)準控制激光(guang)(guang)的(de)(de)功率和分辨率，才能不影(ying)響芯(xin)片性能并達(da)到產品良率。

　　特(te)點：響(xiang)應快速;高度可選擇性;需要精(jing)準控制激(ji)光參數。

　　激(ji)光選擇性釋放轉(zhuan)(zhuan)移為效率最高(gao)的巨量轉(zhuan)(zhuan)移技(ji)術(shu)，預(yu)計未來(lai)激(ji)光選擇性釋放轉(zhuan)(zhuan)移技(ji)術(shu)將成為 LED 芯片巨量轉(zhuan)(zhuan)移的主流技(ji)術(shu)。

　　德國激光微(wei)加工系統廠商 3D-Micromac 推出新型 Micro CETI 巨量轉移(yi)平臺，支持小(xiao)(xiao)(xiao)于 2μm 精度，每(mei)小(xiao)(xiao)(xiao)時顆(ke)轉移(yi) 1.3 億顆(ke) Micro LED 芯片，即效率為 130KK/小(xiao)(xiao)(xiao)時，而機械(xie)轉移(yi)受(shou)限于拾取(qu)/放置的速度和精度。

　　2021 年 3 月(yue) 17 日慕(mu)尼黑上海光(guang)博(bo)會期間，Coherent 相干(gan)公(gong)(gong)司推出基于激光(guang) LIFT 轉(zhuan)移(yi)技術 的(de) Micro LED 巨量轉(zhuan)移(yi)解決(jue)方案，據公(gong)(gong)司公(gong)(gong)布轉(zhuan)移(yi)速度(du)高(gao)達每秒(miao)數(shu)萬顆(ke)，即數(shu)十KK/小時， 并可實現 2μm 間距的(de)高(gao)精準加工。

　　激光剝離(Laser Lift-Off, LLO)可以將(jiang)MicroLED器件(jian)從藍(lan)寶石外延(yan)片上剝離下來，轉移到一個載板(ban)基板(ban)上，供后續巨量轉移。

　　LLO過程

　　激光(guang)誘導向(xiang)前轉移技術(Laser Induced Forward Transfer, LIFT)用于巨量轉移的過(guo)程(cheng)中，將Micro LED轉移到背板基板上。

　　對于(yu)Micro LED的(de)整體(ti)的(de)過程，激光所(suo)用到的(de)LLO和LIFT可以用下(xia)圖來表示(shi)：

　　MicroLED制(zhi)造過程中的LLO和LIFT

　　Coherent采用了248nm的激光來轉移GaN Micro LED，激光束通過一個Mask和投影鏡頭，可以實現1000個die的同時轉移。

　　另外一家美國的(de)(de)(de)公(gong)司QMAT也提(ti)出激光轉(zhuan)移(yi)(yi)的(de)(de)(de)技術方案，他(ta)們所采用的(de)(de)(de)巨量轉(zhuan)移(yi)(yi)設(she)備稱為(wei)Zero-ppm BAR Mass-Transfer Tool。所謂Zero-ppm即為(wei)零缺(que)陷的(de)(de)(de)轉(zhuan)移(yi)(yi)，而BAR為(wei)Beam-Addressed Release的(de)(de)(de)縮寫，即激光束尋址釋(shi)放，可以實現精確的(de)(de)(de)選(xuan)擇性轉(zhuan)移(yi)(yi)。在巨量轉(zhuan)移(yi)(yi)前，源基板上的(de)(de)(de)MicroLED器(qi)件需要經過測試，并將測試結果(guo)作為(wei)KGD File保存(cun)在計算機中(KGD即為(wei)Known Good Die)。

　　在后續轉(zhuan)(zhuan)移的過程中(zhong)，通過讀取(qu)KGD文件中(zhong)缺(que)陷的位置信息(xi)，可以(yi)通過激光精確地進(jin)行選擇(ze)性轉(zhuan)(zhuan)移，從而使有缺(que)陷的器件不會被(bei)轉(zhuan)(zhuan)移到目標基板上。

　　他們的(de)方案(an)關(guan)鍵(jian)點在于：采用薄膜(mo)(mo)轉移的(de)方式，可(ke)以(yi)(yi)得到高質量(liang)的(de)GaN薄膜(mo)(mo)，這(zhe)樣可(ke)以(yi)(yi)提(ti)升Micro LED器(qi)件的(de)效率。

　　薄膜轉移

　　減少了(le)2倍MOCVD的時間，使(shi)得成本大大降(jiang)低。可以在巨量轉移(yi)前進行電學測試篩選，得到KGD的信息。

　　集(ji)成功能測試層

　　EPI基(ji)(ji)底(di)就是轉移(yi)基(ji)(ji)底(di)，采用激光可以實現選擇性轉移(yi)位于(yu)基(ji)(ji)底(di)和EPI GaN之(zhi)間的功能(neng)層，在LLO過程(cheng)中作為釋(shi)放層，可以避免GaN的損(sun)傷。

　　Uniqarta是一家英國公司，采用LEAP(Laser-Enabled Advanced Placement)技術(shu)。通(tong)過(guo)激(ji)光束對源基底的快速掃描，讓(rang)其直接(jie)脫(tuo)離源基板(ban)而(er)集成(cheng)到目標(biao)基板(ban)上。與QMAT的方案(an)的轉移過(guo)程有相(xiang)似之處，即都能夠(gou)實現選擇(ze)性(xing)轉移。

　　在Uniqarta的(de)設備(bei)中，首先將激光束分束，然后在X-Y平(ping)面上掃描，達到選(xuan)擇性轉移的(de)目的(de)。

　　LEAP轉(zhuan)移

　　不過在(zai)轉移(yi)的時候，Uniqarta采用了一(yi)個釋(shi)(shi)放(fang)(fang)層(ceng)，稱(cheng)為Blistering轉移(yi)，而不是QMAT的ablative轉移(yi)。釋(shi)(shi)放(fang)(fang)層(ceng)吸收(shou)(shou)激光(guang)的能量，而將其(qi)上的MicroLED彈(dan)射(she)出去，轉移(yi)到目標基板上。采用這個技術，Micro LED背面不會吸收(shou)(shou)激光(guang)的能量，從(cong)而減少激光(guang)對其(qi)的損(sun)傷。

　　Blistering示(shi)意(yi)

　　國(guo)內(nei)中麒光電自主研發的(de)巨(ju)量轉移技術已實現(xian)超過250萬顆芯片/小時，是傳統工(gong)藝的(de)30倍以上。

　　實現轉移(yi)排晶UPH≥2.5KK/小時

　　精度可達5μm

　　良率高達99.99%

　　在線點測及修復(fu)后良率達100%

　　3D-Micromac認為激光轉移方式效率(lv)最高，是其(qi)它幾種巨量(liang)轉移技術效率(lv)的(de)數倍。

　　設備方(fang)面分為已經有Micro LED激光轉移業務的(de)，和有激光轉移技術儲備，有可(ke)能切入的(de)：

　　德龍激(ji)光：公司(si)針(zhen)對藍寶石襯底的MicroLED晶圓巨量轉移工藝(yi)需求，開發出了激(ji)光剝離(li)設備，已(yi)經(jing)(jing)有(you)客戶：已(yi)經(jing)(jing)有(you)客戶華(hua)燦光電、深康佳。

　　大族激光:Micro LED巨量轉移設備正在驗證過程中(zhong)。

　　易(yi)天(tian)古份：聲稱(cheng)自己做(zuo)到99.9999%

　　博眾(zhong)精工(gong)：在研。針對晶圓級(ji)異質芯片封(feng)(feng)裝(zhuang)、3D封(feng)(feng)裝(zhuang)、TSV、MicroLED的(de)巨量(liang)轉移，以及面版(ban)級(ji)的(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)工(gong)級(ji)的(de)封(feng)(feng)裝(zhuang)工(gong)藝，其制(zhi)程基(ji)版(ban)(晶圓)與載版(ban)須進(jin)行1次(ci)或多次(ci)的(de)暫時貼合

　　聯得裝備在研

　　賽伍技術(耗(hao)材-巨量(liang)轉移膜(mo)唯一(yi)一(yi)個有(you)做)應用于Mini LED工藝(yi)制程的RBG切割、針刺(ci)減粘膜(mo)和巨量(liang)轉移膜(mo)等(deng)

　　巨量轉移加工、產線：

　　深康佳(jia)：公司在自主開發(fa)的“混(hun)合式巨量轉移技術”上有(you)所突(tu)破(po)，轉移良率(lv)達到99.9%，試產階段效果較好。

　　維信諾：公(gong)司參(can)股公(gong)司成(cheng)都辰(chen)顯同期建成(cheng)大(da)陸(lu)首條從驅動背版、巨量轉移到(dao)模組全覆蓋的(de)Micro LED中試線，良(liang)率達到(dao)99.95%。

　　鴻利(li)智匯：內部(bu)的巨(ju)量轉(zhuan)移良品(pin)率為99.99%

　　：6月份，利亞德“黑鉆”系列Micro LED新品發布，表示其(qi)巨量轉移(yi)(yi)良(liang)率(lv)(lv)大幅提升，PCB基巨量良(liang)率(lv)(lv)已(yi)提升至99.995%，半(ban)導體級轉移(yi)(yi)良(liang)率(lv)(lv)邁向99.999%，轉移(yi)(yi)效率(lv)(lv)1000-1500顆/秒。

　　深天馬:擬(ni)攜國貿產業等建設一條從巨(ju)量轉(zhuan)移到顯示模組的(de)全制程Micro LED試驗線。

　　華燦光(guang)電：巨量轉移技術與設備廠商(shang)以(yi)及下游戰(zhan)略(lve)客戶聯合開發，進展順利。

　　滾軸轉印

　　利用帶有計算機(ji)接口的(de)滾輪系統，反饋模塊包含兩個負載傳感(gan)器(qi)和兩個 Z 軸執行器(qi)，滾輪系統通過(guo)兩個顯微鏡保持精確對(dui)準，通過(guo)反饋模塊精準控制，將 Micro LED 轉印至(zhi)接收襯底上。

　　KIMM公司的轉印技術(shu)技術(shu)，轉印技術(shu)通過滾輪(lun)將TFT與LED轉移到玻(bo)璃基底上(shang)面(mian)(mian)。對于(yu)這(zhe)種(zhong)技術(shu)，技術(shu)難度看起來非常(chang)大(da)，特別是在于(yu)如果保證生產良率(lv)上(shang)面(mian)(mian)。

　　韓國(guo)的(de)(de)KIMM開發了(le)卷(juan)對卷(juan)打印的(de)(de)巨量轉移技術(shu)：首先通過滾(gun)輪將源(yuan)基板上的(de)(de)Micro LED器件(jian)轉移到滾(gun)輪上，然后再將滾(gun)輪上的(de)(de)器件(jian)轉移到目標基板上。

　　要通(tong)過滾輪對Micro LED進行(xing)拾取(qu)，在滾輪上面(mian)也需要一層PDMS材(cai)料作為印章，但(dan)如何(he)實現選擇性拾取(qu)，或源基板上微(wei)器件的間(jian)隔(ge)拾取(qu)，仍然是需要討論(lun)的地方。

　　參考(kao)資料：

　　20220726-西部證券-德龍(long)激光(guang)-688170-首次覆(fu)蓋(gai)：國產激光(guang)精(jing)密加工先驅，突破激光(guang)巨量轉移(yi)技術

　　20210925-安信證券-電子元器件行業：Micro LED巨(ju)量轉移技(ji)術持(chi)續進展，Mini LED應用方興未艾