Mask und Bond Aligner

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501431011

Während LEDs für die Allgemeinbeleuchtung heute Stand der Technik sind, besteht enormer Forschungsbedarf im Bereich der MikroLEDs. Das Institut für Halbleitertechnik ist eines der führenden universitären Forschungsinstitute auf diesem Gebiet. Hier werden MikroLEDs für Anwendungen in der Nanometrologie und Photonik entwickelt: die Basis sind Module zur strukturierten Beleuchtung auf der Mikroskala (SMILE = Structured Micro Illumination Light Engines). Mögliche Anwendungen liegen im Bereich der Chip-basierten Superauflösungsmikroskopie, Optogenetik, Optosensorik und vieler weiterer Anwendungen.Für alle diese Forschungsarbeiten ist die Lateralstrukturierung ein fundamentaler, immer wiederkehrender Prozess, der täglich hoch reproduzierbar durchgeführt werden muss. Neben der Belichtung durch einen Mask-Aligner wird auch das Wafer-Bonding immer wichtiger. Nur so können ganze Wafer oder größere Chips hybrid miteinander verbunden werden, um unterschiedliche Funktionalitäten in einem Modul zu integrieren. Derartige Prozesse sind insbesondere für die Forschung an MikroLEDs wichtig, da zur Ansteuerung von Arrays mit großen Pixelzahlen ein CMOS-Chip mit der nötigen Ansteuerelektronik notwendig ist, der direkt mit dem GaN-MikroLED-Array verbunden werden muss. Für das Bond-Alignment werden zwei Substrate in einer geeigneten Aufnahme zueinander ausgerichtet und danach vom Mask/Bond-Aligner (MABA) in einen Wafer-Bonder transferiert. Unter Druck und Temperatur wird dort eine feste mechanische und elektrische Verbindung geschaffen. Im neuen Gerät werden verschiedene LED-Lichtquellen zur Belichtung eingesetzt. Diese haben erhebliche Vorteile: die Intensitätssteuerung kann dynamisch erfolgen, sodass die Belichtungszeit an die Lackdicke angepasst werden kann. Lange Belichtungszeiten von aktuell teilweise über 120 Minuten für das Aushärten können zudem durch die erhöhte Intensität vermieden werden.Dieser Antrag umfasst ein kombiniertes Gerät, das sowohl Mask-Aligner (für die Belichtung von Photolacken über Masken) als auch Bond-Aligner (zum Alignment zweier Wafer für das Wafer-Bonding) in sich vereint und für zukünftige Forschungsprojekte eine zentrale Bedeutung haben wird. Ein solches Gerät existiert aktuell am Institut nicht. Die Investition soll einen zentralen Technologieschritt, die Photolithographie, auf eine neue Stufe heben, Forschung zu hybriden Bond-Techniken erlauben und die Kompatibilität mit kommerziellen Ausgangswafern über die nächsten Jahre sicherstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mask und Bond Aligner
• Gerätegruppe: 0930 Spezialgeräte der Halbleiterprozeßtechnik
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr. Andreas Waag