DLT
Abkürzung für Device Layer Transfer; Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung auf einem Substrat mit anschließender Übertragung auf das Zielsubstrat.
DLT: ein fertiges Bauelement an seinen endgültigen Bestimmungsort bringen
Die Device-Layer-Übertragung (DLT) bewegt ein fertiges funktionsfähiges Bauelement von dem Substrat, auf dem es hergestellt wurde, auf ein anderes Substrat, auf dem es tatsächlich arbeitet. Das ursprüngliche Substrat, Träger- oder Donorsubstrat genannt, dient nur als temporäre mechanische Stütze während der Herstellung. Nach Fertigstellung des Bauelements wird der Träger entfernt und das Bauelement verbindet sich mit seinem Zielsubstrat, das je nach Anwendung Glas, Silizium, Metall, Polymer oder Keramik sein kann.
DLT ist in der Mikroelektronik und Photonik unverzichtbar, da viele Bauelemente besser funktionieren oder kostengünstiger sind, wenn sie auf einem für die Herstellung optimierten temporären Substrat gebaut werden, anstatt auf dem Substrat, auf dem sie verwendet werden. Galliumnitrid-Leistungsbauelemente werden während der Herstellung häufig auf Saphirträgern gezüchtet und dann auf Kupfer- oder Aluminiumsubstraten übertragen, um eine bessere Wärmeleitung zu erreichen. Dünnschicht-Solarzellen nutzen DLT, um aktive Schichten von teuren Einkristallträgern zu trennen. Organische Leuchtdioden und microLED-Displays nutzen Übertragungstechniken, um die Pixeldichten und mechanischen Eigenschaften zu erreichen, die für Konsumentenprodukte erforderlich sind.
Die Übertragung selbst erfordert mechanische Trennung oder Ätzung der Trägerschicht, gefolgt von der Verbindung. Mechanische Verfahren umfassen das Abschleifen des Trägers, Laser-Lift-Off (das die Grenzfläche erhitzt und bricht) oder Abziehfolien. Chemische Verfahren nutzen selektive Ätzlaugen, die das Trägermaterial entfernen, ohne die Bauelementschicht anzugreifen. Nach der Trägerentfernung verbindet sich die freiliegende Bauelementoberfläche mit dem Zielsubstrat mittels Klebstoffe, Lötzinn, Thermokompressionsbonden oder direktes Fusionsbonden, je nach erforderlicher Festigkeit und thermischen Eigenschaften.
Herausforderungen bei DLT sind der Schutz empfindlicher Bauelementstrukturen während der Übertragung, die Kontrolle von Restspannungen, die die endgültige Baugruppe verformt, die Erreichung gleichmäßiger Verbindung über große Flächen und die Kostenkontrolle, wenn die Trägerentfernung zusätzliche Prozessschritte erfordert. Die Übertragungsausbeute, der Prozentsatz der übertragenen Bauelemente, die funktionsfähig bleiben, wirkt sich direkt auf die Herstellungswirtschaftlichkeit aus. Substratebnung, Reinheit und thermische Ausdehnungsunterschiede zwischen Schichten können Verbindungsausfälle oder Leistungsbeeinträchtigungen verursachen.
DLT überlappt mit verwandten Begriffen wie Wafer-Bonding, das den Verbindungsschritt betont, und epitaktisches Lift-Off, das selektives Ätzen an einer dünnen vergrabenen Schicht nutzt. Die Wahl der Übertragungsmethode hängt von der Bauelementfragilis, der erforderlichen thermischen Leistung, den Zielsubstratskosten und dem Produktionsvolumen ab.