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圖為測試系統(tǒng)中的柔性探針，當(dāng)探針接觸LED晶圓后點(diǎn)亮其中的一個(gè)LED發(fā)出藍(lán)色光，通過同軸光路可觀察光強(qiáng)和波長信息。

研究團(tuán)隊(duì)首次提出了一種基于柔性電子技術(shù)的巨量LED晶圓的無損接觸式電致發(fā)光檢測方法，該方法構(gòu)建了包含彈性微柱陣列和可延展柔性電極陣列堆疊的三維結(jié)構(gòu)柔性探針陣列。該陣列憑借其“以柔克剛”的特性對測量對象的表面形貌進(jìn)行自適應(yīng)形變，精確適應(yīng)晶圓表面1-5微米的高度差，并以0.9兆帕的“呼吸級壓力”輕觸晶圓表面，僅為傳統(tǒng)剛性探針接觸壓力的萬分之一，遠(yuǎn)低于金屬焊盤的屈服強(qiáng)度。

“該技術(shù)的探針接觸壓力僅為傳統(tǒng)剛性探針的萬分之一，不但不會(huì)造成晶圓表面磨損，也降低了探針本身的磨損，探針在100萬次接觸測量后，依然‘容顏如初’。”黃顯說。技術(shù)的核心在于與被測對象尺寸高度一致嚴(yán)格對應(yīng)的柔性可延展電極陣列及下方的柔性聚二甲基硅氧烷-二氧化硅（PDMS-SiO?）復(fù)合微柱，構(gòu)成了三維多級減壓幾何結(jié)構(gòu)。研究表明，即便在100微米極限形變下，探針結(jié)構(gòu)的應(yīng)力始終遠(yuǎn)低于材料“抗壓紅線”。此外，研究還針對不同固化溫度及填料比例進(jìn)行應(yīng)力與收縮率建模，確保探針在微尺度制造中的高一致性和高精度匹配。

此外，團(tuán)隊(duì)自研了與三維柔性探針相匹配的測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有球形探針調(diào)平裝置，能夠確保探針與LED晶圓處于平行狀態(tài)，其底部觀察系統(tǒng)通過同軸光路和分光棱鏡實(shí)時(shí)觀察晶圓點(diǎn)亮的情況并開展波長分布測量，同時(shí)該測量系統(tǒng)還可以進(jìn)行高速電學(xué)測量以及探針下壓的壓力測量，確保獲得豐富的LED晶圓電學(xué)和光學(xué)信息。通過探針和檢測系統(tǒng)的協(xié)同工作，為微型LED產(chǎn)品的高效工藝控制和良品篩選提供了關(guān)鍵工具。在文章中，該團(tuán)隊(duì)還展示了針對10×30平方微米的更小尺度的LED晶圓的100×100陣列柔性探頭，為后續(xù)開展更高速度的晶圓檢測奠定了基礎(chǔ)。

本研究在柔性電子與半導(dǎo)體測試領(lǐng)域取得了關(guān)鍵突破，打破了微型LED大規(guī)模電致發(fā)光檢測的技術(shù)瓶頸，首創(chuàng)微型LED晶圓高通量、無損檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微型LED電致發(fā)光檢測技術(shù)從零到一的突破，為其他復(fù)雜晶圓如CPU、FPGA檢測提供了革命性技術(shù)方案。

該技術(shù)已在天開園核心區(qū)成立的萬柔科技和孚萊感知半導(dǎo)體公司開啟產(chǎn)品化進(jìn)程，未來將為國內(nèi)微型LED產(chǎn)業(yè)提供批量化、無損、低成本的檢測解決方案，推動(dòng)我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性先進(jìn)檢測裝備達(dá)到世界領(lǐng)先水平，進(jìn)一步拓展了柔性電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。該項(xiàng)技術(shù)也為面向AR/VR等應(yīng)用場景的高良率面板制程奠定了基礎(chǔ)，隨著探針陣列規(guī)模與檢測通道的持續(xù)拓展，未來或?qū)⒃诰A級集成檢測、生物光子學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生更廣泛影響。