MicroLED顯示出未來顯示應(yīng)用的巨大潛力。它們將根據(jù)AR/VR應(yīng)用的需求，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)并擴(kuò)展超大直視顯示器和超亮微型顯示器的應(yīng)用范圍。當(dāng)前MicroLED制造標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，縮小芯片尺寸以及將大量芯片同時(shí)從生長(zhǎng)晶圓轉(zhuǎn)移到臨時(shí)載體和最終背板基板上的能力仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 深紫外(DUV)準(zhǔn)分子激光器具有較大的可用脈沖能量和微米精度，是促進(jìn)大規(guī)模MicroLED生產(chǎn)中轉(zhuǎn)移步驟的合適候選者。

與miniLED相比，藍(lán)寶石生長(zhǎng)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(jī)械加工技術(shù)才能將它們從晶圓上安全取下。為了生產(chǎn)具有成本競(jìng)爭(zhēng)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(yīng)縮小，以在一塊晶片上實(shí)現(xiàn)最大數(shù)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(zhǎng)晶圓轉(zhuǎn)移到基板時(shí)提供操作空間。將不同晶圓的每個(gè)子像素組裝起來并進(jìn)行螺距放大，需要單獨(dú)選擇每個(gè)鏡頭。將不同晶圓的每個(gè)子像素組裝起來并進(jìn)行螺距放大，需要僅選擇每個(gè)鏡頭（例如每六分之一或十分之一）傳輸MicroLED。

圖1：基于DUV準(zhǔn)分子激光的掩模成像系統(tǒng)，均質(zhì)頂帽光束可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量轉(zhuǎn)移

相干公司開發(fā)并設(shè)計(jì)了一種基于掩膜的高分辨率成像系統(tǒng)（見圖1），提供了微米級(jí)精度和大視場(chǎng)尺寸，可同時(shí)傳輸多塊芯片。掩膜成像可以達(dá)到大約2μm L/S的分辨率。DUV光學(xué)系統(tǒng)的分辨率與高能激光相結(jié)合是一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的概念，可滿足當(dāng)今和未來幾年的要求。

其他傳輸技術(shù)無法同時(shí)結(jié)合分辨率和吞吐量可擴(kuò)展性，因此已經(jīng)達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)的極限。對(duì)于基于掩膜的系統(tǒng)，吞吐量取決于MicroLED的密度/間距、晶片上的場(chǎng)大小和激光的重復(fù)率，從而實(shí)現(xiàn)每小時(shí)一億個(gè)MicroLED的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。

圖2：在供體和受體基板之間，RGB傳輸距離為80μm

量產(chǎn)潛力 

如果一臺(tái)4K電視需要大約2400萬個(gè)RGB像素，那么未來這種電視的處理時(shí)間需要在幾分鐘的范圍內(nèi)。三種顏色必須在三步過程中分別轉(zhuǎn)移。在圖2中，顯示了在單獨(dú)顏色轉(zhuǎn)移后經(jīng)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(zhì)量轉(zhuǎn)移工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，已經(jīng)有將MicroLED轉(zhuǎn)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(zhǎng)晶圓釋放到臨時(shí)載體，然后通過選擇性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移的最佳選擇。另一種減少工藝步驟的方法是直接從生長(zhǎng)晶片使用基于激光的傳輸機(jī)制，具有選擇性和更少步驟的優(yōu)勢(shì)，從而最大限度地減少損壞和不準(zhǔn)確風(fēng)險(xiǎn)（如圖3所示）。

圖3：直接從生長(zhǎng)晶圓進(jìn)行激光質(zhì)量轉(zhuǎn)移與從臨時(shí)載體轉(zhuǎn)移

展望工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，基于激光的轉(zhuǎn)移工藝由于精度和產(chǎn)量可擴(kuò)展性將顯現(xiàn)出巨大潛力。從研發(fā)系統(tǒng)級(jí)別開始，每分鐘轉(zhuǎn)移大約20萬個(gè)MicroLED，通過增加基板上的場(chǎng)尺寸和激光能量，可以實(shí)現(xiàn)每分鐘數(shù)百萬個(gè)MicroLED的轉(zhuǎn)移。

每分鐘傳轉(zhuǎn)移百萬個(gè)MicroLED，完整顯示器的總生產(chǎn)時(shí)間達(dá)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(jù)顯示器的尺寸，一定數(shù)量的較小面板將被縫合連接到一個(gè)顯示器。高光學(xué)分辨率、光束整形和高精度機(jī)械概念的結(jié)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(shí)現(xiàn)。