CN217468343U - 芯片转移系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种芯片转移系统。芯片转移系统包括：承载单元，用于承载芯片外延基板和目标基板，芯片外延基板包括连接的第一基板和芯片，芯片设置于第一基板靠近目标基板的一侧，目标基板的靠近芯片外延基板的一侧设置有气化层，气化层填充有可气化胶材，气化层与芯片一一对应设置；激光单元，用于向承载单元发射第一激光和第二激光，第一激光用于将芯片从第一基板分离，第二激光用于将可气化胶材气化，产生对芯片的第一作用力。上述激光单元能够将两束激光分别用于芯片从外延基板中的分离以及将目标基板上可气化胶材气化，从而能够有效避免芯片在下落过程中倾斜，使转移过程中已经倾斜的芯片回正，利用上述芯片转移系统提高了芯片转移工艺的良率。

Description

芯片转移系统

技术领域

本申请涉及芯片转移技术领域，尤其涉及一种芯片转移系统。

背景技术

微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro-LED)作为新一代显示技术，相比于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光半导体(OrganicElectroluminescence Display，OLED)技术，其亮度更高、发光效率更好、同时具有低功耗和长寿命的性能。

在Micro-LED制备工艺流程过程中，巨量转移作为技术突破关键点，其流程主要包含激光剥离、巨量转移以及检测修复，其中实现选择性激光剥离与激光键合技术是巨量转移的核心，目前在激光直接转移过程中需要将生长基板上的Micro-LED使用激光直接剥离至显示背板，但由于激光能量的不稳定或产品的差异导致Micro LED在下落过程中难以精准掉落至显示背板指定位置，从而降低了工艺良率。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种芯片转移系统，旨在解决现有技术中激光转移工艺良率较低的问题。

本申请提供了一种芯片转移系统，其包括：

承载单元，用于承载芯片外延基板和目标基板，芯片外延基板包括连接的第一基板和芯片，芯片设置于第一基板靠近目标基板的一侧，目标基板的靠近芯片外延基板的一侧设置有气化层，气化层填充有可气化胶材，气化层与芯片一一对应设置；

激光单元，用于向承载单元发射第一激光和第二激光，第一激光用于将芯片从第一基板分离，第二激光用于将气化层中的可气化胶材气化，以产生对芯片的第一作用力。

通过上述的芯片转移系统，激光单元能够将两束激光分别用于芯片从外延基板中的分离以及将目标基板上气化层中的可气化胶材气化，从而使得芯片能够向目标基板转移，同时可气化胶材气化后对分离后掉落的芯片产生作用力，上述作用力对掉落的芯片能够起到托举的作用，从而能够有效避免芯片在下落过程中倾斜，还能够使转移过程中已经倾斜的芯片回正。此外，还可以利用上述作用力减缓芯片下落的速度，从而防止芯片转移过程中速度过快导致的损坏，进而利用上述芯片转移系统提高了芯片转移工艺的良率。

可选地，芯片包括与第一基板连接的氮化镓层，第一激光用于将氮化镓层分解，以产生对芯片的第二作用力，第二作用力与第一作用力方向相反。上述包含氮化镓层的芯片可以为氮化镓基芯片，其中的氮化镓层可以在第一激光的作用下受热分解，产生的氮气具有冲击力，使得芯片下落的直线性较好，进一步提高了芯片转移到目标位置的精确性。

可选地，激光单元包括：激光器，用于辐射产生待分束激光；分光组件，设置于激光器的出光侧，用于将待分束激光分光，得到具有不同出光方向的第一激光和第二激光。通过上述分光组件能够将一束激光分束以得到具有不同能量的激光束，从而在同样激光束数量的需求下减少了激光器的数量，降低了生产成本。

可选地，分光组件包括：偏振调制器件，设置于激光器的出光侧，用于将具有单一偏振方向的待分束激光调制为具有第一偏振方向的第一激光以及具有第二偏振方向的第二激光，其中，第一激光与第二激光的传播方向相同；偏振分光镜，用于反射具有第一偏振方向的第一激光，并透过具有第二偏振方向的第二激光。利用上述偏振调制器件使待分束激光产生不同的偏振方向(S-pol和P-pol)，从而通过偏振分光镜实现激光分束。

可选地，偏振调制器件包括：半波片，设置于激光器的出光侧；驱动装置，用于驱动半波片旋转，以通过半波片将待分束激光调制为第一激光和第二激光。半波片(又称二分之一波片，λ/2波片)内部含有特定的晶体光轴，当激光与晶体光轴呈45°夹角时入射激光的偏振方向转变90°，从而通过驱动装置使半波片旋转，可以把单一偏振方向的激光转变为不同偏振方向的激光(S-pol和P-pol)。进一步地，还可以通过改变半波片旋转的速率和方向，在总能量不变的基础上调整具有不同偏振方向的第一激光和第二激光的能量大小，例如当提高第一激光能量时，第二激光能量降低，当提高第二激光能量时，第一激光能量降低，进而可以用来调整可气化胶材气化所产生的对芯片的第一作用力的大小。

可选地，分光组件还包括：控制器件，与驱动装置电连接，用于控制驱动装置，以调整半波片的旋转方向以及转速。利用上述控制器件改变半波片的旋转方向以及转速，能够调整可气化胶材气化所产生的对芯片的第一作用力的大小，例如可以通过降低具有第二偏振方向(P-pol)的第二激光的能量，使可气化胶材气化速率变慢，以产生较弱的冲击力，从而可以通过减慢芯片的下落速度，来防止速度过快而导致的对芯片良率的影响；又例如，可以通过提高具有第二偏振方向(P-pol)的第二激光的能量，使可气化胶材气化速率变快，以产生对芯片较大的托举力，从而减缓芯片的下落速率，有利于下降过程中倾斜的芯片回到正确位置。

可选地，承载单元具有相对的第一侧和第二侧，沿第一侧朝向第二侧的方向顺序设置有承载芯片外延基板和目标基板。在上述设置方式中，假设第一侧位于第二侧的上方，目标基板通过承载单元固定或放置于承载单元中，芯片外延基板放置于目标基板的上方，且芯片外延基板放置中的芯片靠近目标基板设置。需要注意的是，本申请中芯片外延基板和目标基板之间的位置关系并不局限于上述可选的方式，如一侧也可以位于第二侧的下方，此时芯片外延基板通过承载单元固定或放置于承载单元中，目标基板放置于芯片外延基板的上方，本申请对两者的位置关系不做限定。

可选地，激光单元还包括：第一光路调整组件，用于将第一激光的出光方向调整为第一侧朝向第二侧的方向；第二光路调整组件，用于将第二激光的出光方向调整为第二侧朝向第一侧的方向。通过上述第一光路调整组件，能够使第一激光更多的辐射至承载单元中，从而提高了利用第一激光将芯片从芯片外延基板中分离的工艺效率；通过上述第二光路调整组件，能够使第二激光更多的辐射至承载单元中，从而提高了将可气化胶材气化的工艺效率。

可选地，第一光路调整组件和第二光路调整组件独立地包括沿光路设置的至少一个反射组件，后一个反射组件设置于前一个反射组件的出光侧。通过合理设置一个或多个反射组件，能够将更多的激光反射至承载单元中用于芯片分离以及可气化胶材气化，从而提高了巨量转移效率。

可选地，承载单元包括以下至少一种：加持组件，用于夹持芯片外延基板和/或目标基板；载物台，用于支撑芯片外延基板和/或目标基板，且载物台为透光结构，或载物台中具有贯穿的激光通道。上述加持组件能够通过夹持芯片外延基板和/或目标基板的边缘，使激光能够辐射至芯片外延基板中的芯片与第一基板的连接位置以及目标基板上气化层的设置位置；也可以采用载物台实现对芯片外延基板和/或目标基板的承载，为了使两束激光能够分别从相对的两侧辐射至上述目标位置，可以使载物台中具有使激光通过的激光通道，或采用透明材料使载物台为透明结构，从而使激光能够透射并作用于上述目标位置。

附图说明

图1为根据本申请一种实施例中芯片转移系统的结构示意图；

图2为根据图1中示出的芯片转移系统中承载单元承载的芯片外延基板的剖面示意图；

图3为根据图1中示出的芯片转移系统中承载单元承载的目标基板的剖面示意图；

图4为根据本申请一种实施例中偏振调制器件包括半波片的剖面示意图；

图5为采用图1中示出的芯片转移系统使芯片向目标基板转移的剖面示意图；

图6为采用图1中示出的芯片转移系统使芯片选择性转移到目标基板的剖面示意图。

附图标记说明：

10-承载单元；110-芯片外延基板；111-第一基板；112-芯片；120-目标基板；130-气化层；140-电极；20-激光器；30-分光组件；310-偏振调制器件；320-偏振分光镜；40-第一光路调整组件；50-第二光路调整组件。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

正如背景技术部分所描述的，目前在激光直接转移过程中需要将生长基板上的Micro-LED使用激光直接剥离至显示背板，但由于激光能量的不稳定或产品的差异导致Micro LED在下落过程中难以精准掉落至显示背板指定位置，从而降低了工艺良率。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种芯片转移系统，如图1至图3所示，该芯片转移系统包括：

承载单元10，用于承载芯片外延基板110和目标基板120，芯片外延基板110包括连接的第一基板111和芯片112，芯片112设置于第一基板111靠近目标基板120的一侧，目标基板120的靠近芯片外延基板110的一侧设置有气化层130，气化层填充有可气化胶材，气化层130与芯片112一一对应设置；

激光单元，用于向承载单元10发射第一激光和第二激光，第一激光用于将芯片112从第一基板111分离，第二激光用于将气化层130中的可气化胶材气化，以产生对芯片112的第一作用力。

通过上述的芯片转移系统，激光单元能够将两束激光分别用于芯片112从外延基板中的分离以及将目标基板120上气化层130中的可气化胶材气化，从而使得芯片112能够向目标基板120转移，同时气化层130中的可气化胶材气化后对分离后掉落的芯片112产生作用力，上述作用力对掉落的芯片112能够起到托举的作用，从而能够有效避免芯片112在下落过程中倾斜，还能够使转移过程中已经倾斜的芯片112回正此外，同时还可以利用上述作用力减缓芯片112下落的速度，从而防止芯片112转移过程中速度过快导致的损坏，进而利用上述芯片转移系统提高了芯片转移工艺的良率。

示例性的，上述芯片112可以为氮化镓基芯片，氮化镓基芯片通常包含氮化镓层。此时，上述第一激光还可以用于将氮化镓层分解，以产生对芯片112的第二作用力，第二作用力与第一作用力方向相反。上述氮化镓层能够在第一激光的作用下受热分解，产生的氮气具有冲击力，使得芯片112下落的直线性较好，进一步提高了芯片112转移到目标位置的精确性。

在一些实施方式中，上述激光单元包括激光器20和分光组件30。其中，激光器20用于辐射产生待分束激光；分光组件30设置于激光器20的出光侧，用于将待分束激光分光，得到具有不同出光方向的第一激光和第二激光。通过上述分光组件30能够将一束激光分束以得到具有不同能量的激光束，从而在同样激光束数量的需求下减少了激光器20的数量，降低了生产成本。

为了将待分束激光分光为具有不同传播方向的两束激光，在一些实施方式中，上述分光组件30包括偏振调制器件310和偏振分光镜320。其中，偏振调制器件310设置于激光器20的出光侧，用于将具有单一偏振方向的待分束激光调制为具有第一偏振方向的第一激光以及具有第二偏振方向的第二激光，其中，第一激光与第二激光的传播方向相同；偏振分光镜320用于反射具有第一偏振方向的第一激光，并透过具有第二偏振方向的第二激光。利用上述偏振调制器件310使待分束激光产生不同的偏振方向(S-pol和P-pol)，从而通过偏振分光镜320实现激光分束。

示例性的，上述偏振调制器件310包括半波片(如图4所示)和驱动装置(未示出)，半波片设置于激光器20的出光侧，驱动装置用于驱动半波片旋转，以通过半波片将待分束激光调制为第一激光和第二激光。

在上述示例中，半波片(又称二分之一波片，λ/2波片)内部含有特定的晶体光轴，当激光与晶体光轴呈45°夹角时入射激光的偏振方向转变90°，从而通过驱动装置使半波片旋转，可以把单一偏振方向的激光转变为不同偏振方向的激光(S-pol和P-pol)。进一步地，还可以通过改变半波片旋转的速率和方向，在总能量不变的基础上调整具有不同偏振方向的第一激光和第二激光的能量大小，例如当提高第一激光能量时，第二激光能量降低，当提高第二激光能量时，第一激光能量降低，进而可以用来调整可气化胶材气化所产生的对芯片112的第一作用力的大小。

为了实现上述对可气化胶材气化所产生的第一作用力大小的调整，在一些实施方式中，分光组件30还包括控制器件，控制器件与驱动装置电连接，用于控制驱动装置，以调整半波片的旋转方向以及转速。

在上述实施方式中，利用控制器件改变半波片的旋转方向以及转速，能够调整可气化胶材气化所产生的对芯片112的第一作用力的大小，例如可以通过降低具有第二偏振方向(P-pol)的第二激光的能量，使可气化胶材气化速率变慢，以产生较弱的冲击力，从而可以通过减慢芯片112的下落速度，来防止速度过快而导致的对芯片良率的影响；又例如，可以通过提高具有第二偏振方向(P-pol)的第二激光的能量，使可气化胶材气化速率变快，以产生对芯片112较大的托举力，从而减缓芯片112的下落速率，有利于下降过程中倾斜的芯片112回到正确位置。

在一些实施方式中，承载单元10具有相对的第一侧和第二侧，沿第一侧朝向第二侧的方向顺序设置有承载芯片外延基板110和目标基板120。在上述设置方式中，假设第一侧位于第二侧的上方，目标基板120通过承载单元10固定或放置于承载单元10中，芯片外延基板110放置于目标基板120的上方，且芯片外延基板110放置中的芯片靠近目标基板120设置。

需要注意的是，本申请中芯片外延基板110和目标基板120之间的位置关系并不局限于上述可选的方式，如一侧也可以位于第二侧的下方，此时芯片外延基板110通过承载单元10固定或放置于承载单元10中，目标基板120放置于芯片外延基板110的上方，本申请对两者的位置关系不做限定。

在一些实施方式中，激光单元还包括第一光路调整组件40和第二光路调整组件50。其中，第一光路调整组件40用于将第一激光的出光方向调整为第一侧朝向第二侧的方向；第二光路调整组件50用于将第二激光的出光方向调整为第二侧朝向第一侧的方向。

在上述实施方式中，通过上述第一光路调整组件40，能够使第一激光更多的辐射至承载单元10中，从而提高了利用第一激光将芯片112从芯片外延基板110中分离的工艺效率；通过上述第二光路调整组件50，能够使第二激光更多的辐射至承载单元10中，从而提高了将可气化胶材气化的工艺效率。

示例性的，上述反射组件包括全反射镜片。通过合理排布一个或多个全反射镜片，能够使更多的激光能够被反射至承载单元10中用于芯片112分离和气化层130中的可气化胶材气化，进一步提高了巨量转移效率。

在一些实施方式中，上述承载单元10包括以下至少一种：加持组件，载物台。其中，加持组件用于夹持芯片外延基板110和/或目标基板120；载物台用于支撑芯片外延基板110和/或目标基板120，且载物台为透光结构，或载物台中具有贯穿的激光通道。

上述实施方式中，加持组件能够通过夹持芯片外延基板110和/或目标基板120的边缘，使激光能够辐射至芯片外延基板110中的芯片112与第一基板111的连接位置以及目标基板120上气化层130的设置位置；也可以采用载物台实现对芯片外延基板110和/或目标基板120的承载，为了使两束激光能够分别从相对的两侧辐射至上述目标位置，可以使载物台中具有使激光通过的激光通道，或采用透明材料使载物台为透明结构，从而使激光能够透射并作用于上述目标位置。

示例性的，采用本申请上述芯片转移系统实现芯片转移的流程包括：

1、如图2所示，在诸如蓝宝石衬底的第一基板111上制作诸如Micro LED等芯片112，得到，可以采用现有技术中常规的制备工艺，如外延、曝光、显影和刻蚀等；

2、如图3所示，在诸如玻璃基板或PI膜的目标基板120上制作TFT电路，并通过蒸镀等方法制作互联电极140，然后在目标基板120正负电极140间用光刻显影或蚀刻等工艺设置气化层130；

3、如图1所示，将芯片外延基板110与目标基板120进行对位，并在两基板之间预设一定距离(20um/30um/40um/50um等)；

4、如图4和图5所示，开启激光器20，发射的待分束激光(波长可以是248nm或355nm)依次通过半波片和偏振分光镜320，被分束为具有不同偏振方向的第一激光和第二激光，偏振方向为S-pol的第一激光被偏振分光镜320反射，并经过全反射镜片反射至芯片外延基板110，芯片112与第一基板111连接处的氮化镓受热分解为金属镓和氮气，此时芯片112在重力和氮气的冲击力下下落；与此同时，偏振方向为P-pol的第二激光被偏振分光镜320透射，并经过全反射镜片反射至位于目标基板120上电极140间的气化层130，气化层130中的可气化胶材在第二激光的作用下汽化，产生的气体对下落的芯片112产生托举力，由于第一激光与第二激光由同一激光器20发射出并通过半波片和偏振分光镜320分为两束，所以其能量具有相关性，即两束能量总和不变，通过旋转半波片则可调整两束激光的能量，上大则下小，下小则上大；

5、水平移动芯片外延基板110和目标基板120，并控制激光的启停，将芯片外延基板110中的芯片112选择性转移至目标基板120，如图6所示。

应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种芯片转移系统，其特征在于，包括：

承载单元，用于承载芯片外延基板和目标基板，所述芯片外延基板包括连接的第一基板和芯片，所述芯片设置于所述第一基板靠近所述目标基板的一侧，所述目标基板的靠近所述芯片外延基板的一侧设置有气化层，所述气化层与所述芯片一一对应设置；

激光单元，用于向所述承载单元发射第一激光和第二激光，所述第一激光用于将所述芯片从所述第一基板分离，所述第二激光用于将所述气化层气化，以产生对所述芯片的第一作用力。

2.如权利要求1所述的芯片转移系统，其特征在于，所述芯片包括与所述第一基板连接的氮化镓层，所述第一激光用于将所述氮化镓层分解，以产生对所述芯片的第二作用力，所述第二作用力与所述第一作用力方向相反。

3.如权利要求1或2所述的芯片转移系统，其特征在于，所述激光单元包括：

激光器，用于辐射产生待分束激光；

分光组件，设置于所述激光器的出光侧，用于将所述待分束激光分光，得到具有不同出光方向的所述第一激光和所述第二激光。

4.如权利要求3所述的芯片转移系统，其特征在于，所述分光组件包括：

偏振调制器件，设置于所述激光器的出光侧，用于将具有单一偏振方向的所述待分束激光调制为具有第一偏振方向的所述第一激光以及具有第二偏振方向的所述第二激光，其中，所述第一激光与所述第二激光的传播方向相同；

偏振分光镜，用于反射具有所述第一偏振方向的所述第一激光，并透过具有所述第二偏振方向的所述第二激光。

5.如权利要求4所述的芯片转移系统，其特征在于，所述偏振调制器件包括：

半波片，设置于所述激光器的出光侧；

驱动装置，用于驱动所述半波片旋转，以通过所述半波片将所述待分束激光调制为所述第一激光和所述第二激光。

6.如权利要求5所述的芯片转移系统，其特征在于，所述分光组件还包括：

控制器件，与所述驱动装置电连接，用于控制所述驱动装置，以调整所述半波片的旋转方向以及转速。

7.如权利要求3所述的芯片转移系统，其特征在于，所述承载单元具有相对的第一侧和第二侧，沿所述第一侧朝向所述第二侧的方向顺序设置有所述承载芯片外延基板和所述目标基板。

8.如权利要求7所述的芯片转移系统，其特征在于，所述激光单元还包括：

第一光路调整组件，用于将所述第一激光的出光方向调整为所述第一侧朝向所述第二侧的方向；

第二光路调整组件，用于将所述第二激光的出光方向调整为所述第二侧朝向所述第一侧的方向。

9.如权利要求8所述的芯片转移系统，其特征在于，所述第一光路调整组件和所述第二光路调整组件独立地包括沿光路设置的至少一个反射组件，后一个所述反射组件设置于前一个所述反射组件的出光侧。

10.如权利要求1或2所述的芯片转移系统，其特征在于，所述承载单元包括以下至少一种：

加持组件，用于夹持所述芯片外延基板和/或所述目标基板；

载物台，用于支撑所述芯片外延基板和/或所述目标基板，且所述载物台为透光结构，或所述载物台中具有贯穿的激光通道。

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