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Dünn, leicht und biegsam durch Laser-Lift-Off

Zur materialschonenden Substrat-Trennung in der Produktion flexibler, mobiler Displays hat sich das Laser-Lift-Off als Schlüsseltechnologie etabliert. EXCIMERLASER liefern dabei die benötigten Pulsenergien, um die unterschiedlichen Schichtsysteme schonend, schnell und hochselektiv zu separieren - und das bis zu einer Größe von GEN 8.

Bild 1. Flexible Displays als Wachstumsfeld: Bei der materialschonenden Substrat-Trennung setzt sich das Laser-Lift-Off-Verfahren immer mehr durch

Der Trend zu leichteren, schlankeren und gleichzeitig immer leistungsfähigeren mobilen Endgeräten in der Verbraucherelektronik setzt sich seit vielen Jahren unaufhaltsam fort. Heutzutage am deutlichsten sichtbar wird dies bei mobilen Endgeräten wie Smartwatches, Smartphones und Tablets. Damit die Höhen- und Gewichtsangaben der Endgeräte von Generation zu Generation bei zunehmender Funktionalität weiter abnehmen können, sind für die darin verwendeten mikroelektronischen Komponenten oftmals Bauhöhen im Bereich der Dicke einer Euro-Banknote gefordert. Der produktionstechnische Spagat zwischen ökonomischer Fertigung der Halbleiterstrukturen auf zusehends größeren und empfindlicheren Substraten und sicherer Handhabung über alle Prozessschritte hinweg bis hin zum abschließenden Vereinzeln gelingt durch Laser-Lift-Off.

 

Das Laser-Lift-Off-Verfahren
Laserverfahren sind eine Schlüsseltechnologie für innovative Entwicklungen in der Mikroelektronik. Aufgrund der Berührungslosigkeit der Laserstrahlung sowie der Möglichkeit, lokal begrenzt und sehr flexibel arbeiten zu können, eignen sich unterschiedliche Laserprozesse besonders für die Fertigung von dünnen und ultradünnen mikroelektronischen Komponenten. Das Laser-Lift-Off-Verfahren bietet sich immer dann an, wenn es im Produktionsprozess um die schonende Separation unterschiedlicher Schichtsysteme geht. Dabei geht es um den Transfer einer mikroelektronischen Funktionsschicht auf ein neues Substrat, welches leichter und dünner ist beziehungsweise durch seine physikalischen Eigenschaften die Performance des fertigen Bauteils verbessert. Die Trennung der Schichten erfolgt dabei durch selektive Laserablation einer Polymerschicht. Entscheidend ist, dass die angrenzende mikroelektronische Funktionsschicht durch die Energie der Laserstrahlung nicht beeinträchtigt wird.

 

Da die Absorptionslänge in handelsübliche Polymere für die Mikroelektronik bei typischen Polymer-Schichtdicken von einigen 10 bis 100 µm nur wenige 100 nm beträgt, eignen sich für das Laser-Lift-Off-Verfahren kurzwellige Excimerlaser mit Wellenlängen von 308 nm und darunter. So geschieht die Laser-Lift-Off-Separation des Polymers, ohne die jeweilige Performance bestimmende Funktionsschicht zu beeinflussen.

 

Die Laser-Lift-Off-Separation digitaler Displays erfolgt auf rechteckigen Glassubstraten mit Flächen in einem weiten Größenbereich von bis zu 5 m2. Um die schnelle und zuverlässige Schichttrennung über derart große Flächen im Industriemaßstab zu realisieren, lässt sich auf das Linien-Scan-Verfahren zurückgreifen. Hierbei erfolgt das Laser-Lift-Off durch Überstreichen des Substrats mittels eines nur wenige 100 µm breiten Linienstrahls geeigneter Länge. Hierzu sind mittlerweile große Linienlängen von bis zu 750 mm verfügbar, die eine schnelle Separation der Funktionsschichten auch für Glassubstrate der Generation 8 (2500 x 2200 mm2) ermöglichen ...

 

Hersteller
Coherent LaserSystems GmbH & Co. KG
37079 Göttingen
Tel. +49 551 6938-0
www.coherent.de

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