MicroLED作為下一代顯示技術(shù)的重要發(fā)展方向，憑借其卓越的色彩表現(xiàn)、高對比度、快速響應(yīng)時間、高亮度和能效等優(yōu)勢，在智能手機(jī)、電視、可穿戴設(shè)備、汽車顯示、AR/VR等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，MicroLED的制造工藝復(fù)雜，涉及高精度的芯片制造、微納米級的蝕刻和轉(zhuǎn)移技術(shù)等，這些過程對設(shè)備和技術(shù)要求極高，容易出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致生產(chǎn)良率較低，增加了制造成本，限制了其大規(guī)模量產(chǎn)和市場應(yīng)用的推廣。
    在這一背景下，激光技術(shù)憑借其高精度、高效率、靈活性強(qiáng)等特點，在MicroLED制造中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，涵蓋了激光外延生長、激光蝕刻、激光剝離、激光巨量轉(zhuǎn)移、激光輔助鍵合、激光檢測與修復(fù)等多個環(huán)節(jié)，為MicroLED的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和解決方案。

    一、激光外延生長
    1.激光外延生長的原理與優(yōu)勢
    激光外延生長主要包括脈沖激光沉積（PLD）和激光分子束外延（LMBE）兩種技術(shù)。
    1）脈沖激光沉積（PLD）：通過激光脈沖照射靶材，使靶材表面原子和分子獲得足夠動能，形成等離子體羽狀物并沉積在襯底上形成薄膜。PLD技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微米級的局部生長和沉積，對結(jié)構(gòu)控制更精準(zhǔn)，適用于制備光學(xué)薄膜和GaN薄膜等。與傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）相比，PLD可在較低溫度下進(jìn)行材料生長，減少熱分解和不均勻生長問題，且適用材料和襯底廣泛，包括硅、藍(lán)寶石等。但在大規(guī)模生產(chǎn)中，PLD可能面臨生長速率慢和均勻性控制難的問題，更適用于研究和小批量生產(chǎn)，可快速制備樣品。

    2）激光分子束外延（LMBE）：利用激光蒸發(fā)將金屬鎵和氮氣轉(zhuǎn)化為高能原子和分子束，通過精確控制激光束來實現(xiàn)原子和分子束的方向、強(qiáng)度等，從而在襯底表面進(jìn)行沉積生長。LMBE技術(shù)基于對原子和分子束的精確控制，可實現(xiàn)高質(zhì)量晶體生長，提高M(jìn)icroLED器件性能和可靠性。生長參數(shù)如生長溫度、氮氣流量和激光掃描頻率等對生長過程影響顯著，具備量產(chǎn)優(yōu)勢，生長速率高、均勻性和重復(fù)性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)MicroLED外延層，如在藍(lán)寶石襯底上生長GaN時，能有效減少極化效應(yīng)影響，制備出高質(zhì)量、低應(yīng)力的GaN層。

    2.激光外延生長在MicroLED制造中的應(yīng)用
    激光外延生長技術(shù)在MicroLED制造中主要用于制備高質(zhì)量的外延層，這是MicroLED芯片制造的關(guān)鍵步驟之一。通過激光外延生長，可以精確控制外延層的材料組成、結(jié)構(gòu)和厚度，從而優(yōu)化MicroLED的發(fā)光效率、亮度和壽命等性能。例如，在藍(lán)寶石襯底上生長GaN外延層時，激光外延生長能夠有效減少外延層中的缺陷密度和應(yīng)力，提高外延層的晶體質(zhì)量，為后續(xù)的芯片制造和器件性能提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

    二、激光蝕刻
    1.激光蝕刻的原理與優(yōu)勢
    激光蝕刻是將高能量激光束聚焦在芯片表面特定區(qū)域，使材料受熱發(fā)生化學(xué)或物理變化實現(xiàn)去除的過程。主要包括激光輔助干蝕刻和激光直寫（LDW）兩種方法。

    1）激光輔助干蝕刻：與傳統(tǒng)電感耦合等離子體（ICP）/反應(yīng)離子蝕刻（RIE）干蝕刻相比，具有更高的蝕刻速率（約為ICP/RIE的16倍）、更好的蝕刻均勻性（空間均勻性可達(dá)1-3%，優(yōu)于ICP/RIE的3-5%）、更高的吞吐量（可達(dá)50-100片/小時，而ICP/RIE為10-20片/小時）以及更優(yōu)的側(cè)壁質(zhì)量控制（側(cè)壁垂直度可達(dá)8-80°，表面粗糙度RMS可達(dá)0.5-1nm）。但工藝復(fù)雜，光刻過程包括曝光、顯影、蝕刻和剝離四個主要步驟，需要精確對準(zhǔn)掩模和圖案，且使用的UV激光能量吸收特性導(dǎo)致蝕刻深度相對較淺，對于需要較大深度的MicroLED可能需要多次處理。

    2）激光直寫（LDW）：無需傳統(tǒng)光刻掩模，直接通過控制激光束定位在材料表面形成圖案，可實現(xiàn)單步高精度、高效率的微納尺度制造，適用于GaN薄膜的多重和選擇性圖案化，能制造出更小的微結(jié)構(gòu)。加工效率高，適用于多種激光加工材料。超快LDW（如飛秒激光）具有更高精度和更少熱損傷，飛秒激光脈沖極短，能避免熱傳導(dǎo)造成的熱損傷，已成為加工GaN薄膜的新手段。

    2.激光蝕刻在MicroLED制造中的應(yīng)用
    激光蝕刻在MicroLED制造中主要用于芯片的微納結(jié)構(gòu)加工，如電極圖案化、隔離結(jié)構(gòu)形成等。通過激光蝕刻，可以實現(xiàn)高精度的微納結(jié)構(gòu)制造，提高芯片的集成度和性能。例如，在MicroLED芯片的電極圖案化過程中，激光蝕刻能夠精確去除多余的金屬層，形成精細(xì)的電極圖案，確保電極與發(fā)光區(qū)域的良好接觸，降低電荷傳輸損耗，提高發(fā)光效率。同時，激光蝕刻還可以用于形成隔離結(jié)構(gòu)，將不同顏色的MicroLED像素有效隔離，避免光串?dāng)_，提高顯示質(zhì)量。

    三、激光剝離
    1.激光剝離的原理與優(yōu)勢
    激光剝離利用短波長激光（光子能量高于GaN能帶隙但低于藍(lán)寶石和AIN能帶隙）從藍(lán)寶石側(cè)照射，激光能量被GaN外延層吸收，使表面GaN發(fā)生熱分解，產(chǎn)生的氮氣和液態(tài)鎵導(dǎo)致界面應(yīng)力變化，促使外延層從襯底釋放。激光剝離效率較高，已廣泛應(yīng)用于LED和MicroLED生產(chǎn)中的襯底去除過程，轉(zhuǎn)移效率可達(dá)99.9%，但轉(zhuǎn)移精度相對略粗（約±10μm）。

    激光剝離在MicroLED制造中的應(yīng)用
    激光剝離技術(shù)在MicroLED制造中主要用于從藍(lán)寶石襯底上剝離GaN外延層，以便將外延層轉(zhuǎn)移到其他基板上進(jìn)行后續(xù)加工和封裝。這一過程對于MicroLED的制造至關(guān)重要，因為藍(lán)寶石襯底與GaN外延層之間存在較大的熱膨脹系數(shù)差異，直接在藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行后續(xù)加工容易導(dǎo)致芯片性能下降。通過激光剝離，可以將GaN外延層完整地從藍(lán)寶石襯底上剝離下來，轉(zhuǎn)移到其他更適合的基板上，如透明導(dǎo)電基板或柔性基板，從而提高M(jìn)icroLED的性能和應(yīng)用靈活性。

    四、激光巨量轉(zhuǎn)移
    1.激光巨量轉(zhuǎn)移的原理與優(yōu)勢
    激光巨量轉(zhuǎn)移通過激光照射透明基板上的動態(tài)釋放層（DRL），使局部能量吸收、消融和分解，產(chǎn)生的氣體壓力將界面材料和附著的器件轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板。激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移（LIFT）是其中一種常用方法，DRL材料需具備在激光作用下能產(chǎn)生合適的粘附和釋放特性。為克服傳統(tǒng)LIFT技術(shù)的局限性，如低放置精度和芯片損傷問題，研究人員不斷嘗試新的方法，如激光誘導(dǎo)熱氣泡轉(zhuǎn)移技術(shù)，通過控制激光照射產(chǎn)生氣體形成氣泡護(hù)盾，溫和推動芯片轉(zhuǎn)移，提高了轉(zhuǎn)移精度并減少了損傷。

    2.激光巨量轉(zhuǎn)移在MicroLED制造中的應(yīng)用
    激光巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)在MicroLED制造中主要用于將MicroLED芯片從生長基板轉(zhuǎn)移到顯示基板上，實現(xiàn)芯片的巨量集成。這一過程對于MicroLED顯示技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，因為MicroLED芯片尺寸極小，數(shù)量眾多，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移方法難以滿足高效率和高精度的要求。激光巨量轉(zhuǎn)移能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高效、高精度的芯片轉(zhuǎn)移，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，為MicroLED顯示技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了有力支持。

    五、激光輔助鍵合
    1.激光輔助鍵合的原理與優(yōu)勢
    激光輔助鍵合利用高強(qiáng)度激光束照射金屬表面，使其熔化從而實現(xiàn)電氣連接。通過激光束的高精度和聚焦能力，對特定區(qū)域進(jìn)行選擇性加熱和鍵合，增強(qiáng)鍵合精度和穩(wěn)定性。具有選擇性鍵合、局部加熱等優(yōu)點，適用于小間距MicroLED的鍵合，可減少熱應(yīng)力和晶圓翹曲風(fēng)險，提高生產(chǎn)效率，確保鍵合精度和穩(wěn)定性，同時因其非接觸特性降低了芯片受損風(fēng)險，提高了鍵合可靠性和成品率。

    2.激光輔助鍵合在MicroLED制造中的應(yīng)用
    激光輔助鍵合在MicroLED制造中主要用于芯片與基板之間的電氣連接，如MicroLED芯片與驅(qū)動電路的連接。通過激光輔助鍵合，可以實現(xiàn)高精度、高可靠性的電氣連接，提高M(jìn)icroLED器件的性能和穩(wěn)定性。例如，在MicroLED芯片與柔性基板的連接過程中，激光輔助鍵合能夠在不損傷芯片的情況下，實現(xiàn)芯片與基板之間的牢固連接