다중 금속 레이어로 고해상도 MicroLED 디스플레이의 더 밝은 미래를 열다

    상하이대학교 연구팀은 최근 차세대 디스플레이용 소형 MicroLED 장치의 통합과 성능을 향상시키는 기술을 시연했습니다. LED를 마이크로 규모로 축소하면 제조 및 신뢰성에 장애물이 발생합니다. 핵심 과제는 MicroLED 픽셀 어레이를 디스플레이를 작동하는 실리콘 제어 회로와 통합하는 것입니다. 이는 MicroLED 칩을 실리콘 백플레인의 본드 패드에 물리적, 전자적으로 연결하는 플립칩 본딩이라는 프로세스를 사용하여 달성됩니다. 픽셀 크기가 50마이크로미터 미만으로 줄어들면 이 결합 인터페이스는 작은 결함과 기계적 응력으로 인해 쉽게 실패할 수 있습니다.

    상하이 팀은 기존의 순수 인듐 범프 대신 층상 금-인듐-금(Au/In/Au) 금속 샌드위치를 ​​사용하여 플립칩 접합 프로세스를 향상시키는 것을 목표로 했습니다. 그런 다음 플립칩 본딩을 통해 약 200°C 온도에서 MicroLED를 실리콘에 결합하여 전도성이 높은 본딩을 형성하는 동시에 가열 및 냉각 불일치로 인한 손상을 방지합니다.

    연구에 따르면, 이 다층 접근 방식은 순수 인듐에 비해 전기 저항을 40% 줄이면서 접합 표면의 균열과 틈도 제거했습니다. 전단 강도 테스트에서는 Au/In/Au 결합이 기계적으로 3배 이상 강한 것으로 나타났습니다. 그룹은 이러한 계층화된 연결을 20×35 미크론 크기의 소스가 있는 작동하는 15×30 픽셀 MicroLED 데모 어레이에 통합했습니다. 패널은 낮은 작동 전압과 제곱미터당 178만 칸델라에 달하는 높은 밝기를 기록하는 등 인상적인 성능을 보여주었습니다.

    참조

    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