多金属层开启高分辨率MicroLED显示的光明未来

上海大学的一组研究人员最近展示了一种技术，可以提高用于下一代显示器的微型MicroLED器件的集成度和性能。将LED缩小到微型会带来制造和可靠性方面的障碍。一个核心挑战是将MicroLED像素阵列与操作显示器的硅控制电路集成在一起。这是通过一种称为倒装芯片键合的工艺实现的，该工艺将MicroLED芯片物理地和电子地连接到硅背板上的键合板上。当像素尺寸缩小到50微米以下时，这种结合界面很容易由于微小的缺陷和机械应力而失效。

用倒装芯片制造蓝色MicroLED的工艺。(来源：AIP)

上海团队的目标是通过使用层状金-铟-金(Au/In/Au)金属夹层代替传统的纯铟凸起来增强倒装芯片的键合过程。然后，在200°C的温和温度下，倒装芯片将MicroLED连接到硅上，避免了加热和冷却不匹配造成的损坏，同时形成了高导电键。

根据研究，与纯铟相比，这种多层方法减少了40%的电阻，同时也消除了粘接表面的裂缝和间隙。剪切强度测试表明，Au/In/Au键的机械强度超过三倍。该小组将这些分层连接集成到一个工作15×30像素MicroLED演示阵列中，该阵列具有20×35微米大小的光源。该面板表现出了低工作电压和每平方米178万坎德拉的高亮度等令人印象深刻的性能。

参考文献

Xiaoxiao Ji, Kefeng Wang, Haojie Zhou, Fei Wang, Luqiao Yin, Jianhua Zhang; The improvement of bonding metal layers for high resolution micro-LED display application. Appl. Phys. Lett. 11 December 2023; 123 (24): 241102. https://doi.org/10.1063/5.0177351