據(jù)EEnews europe報道，日本隱城電機工業(yè)公司（Oki）利用其晶體薄膜鍵合 （CFB） 技術(shù)成功將 50 毫米晶圓的光學(xué)元件安裝到更大的 300 毫米（12英寸）晶圓上。

Tiling CFB 方法允許在主流 300 毫米硅片上異構(gòu)集成小直徑光半導(dǎo)體晶圓，以大批量生產(chǎn)具有高速光子接口的芯片。Oki 表示，這在大型晶圓上是不可能的，該公司正在與合作伙伴和東京科學(xué)研究所西山實驗室合作進(jìn)行商業(yè)化。

人工智能尤其推動了對低功耗的高速芯片到芯片鏈路的需求，這是光子學(xué)的關(guān)鍵目標(biāo)。由于難以實現(xiàn)外延生長，InP（磷化銦）晶圓等光學(xué)半導(dǎo)體晶圓通常是較小的 50 毫米（2 英寸）至 100 毫米（4 英寸）化合物半導(dǎo)體晶圓。此外，硅光波導(dǎo)需要納米級粗糙度控制，這反過來又需要避免造成損壞的異構(gòu)集成工藝。

CFB技術(shù)最初是Oki為其打印機開發(fā)的，該平鋪方法克服了晶圓尺寸的差異，使用單個50mm InP晶圓在300mm硅片的整個表面上重復(fù)平鋪52次，從而在短短10分鐘內(nèi)高效使用InP基材料。

InP晶圓在轉(zhuǎn)移后可以按原樣重復(fù)使用，以實現(xiàn)材料回收和再利用，有助于減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。貼裝精度約為±1μm，角度精度為±0.005°。這種高精度與OKI專有的3D相交波導(dǎo)硅光子學(xué)技術(shù)相結(jié)合，即使錯位約為±3μm，也可以在光半導(dǎo)體和硅波導(dǎo)之間實現(xiàn)高效的光學(xué)耦合。

△日本 Oki 已成功使用其晶膜鍵合 （CFB） 技術(shù)將 50 毫米晶圓的光學(xué)元件安裝到更大的 300 毫米硅片上。

在演示中，在 50mm InP 晶圓上外延生長了犧牲層和用作光學(xué)半導(dǎo)體的 InP 晶體薄膜，然后分離成單獨的元件。

在每個元素上形成了防止蝕刻犧牲層時化學(xué)侵蝕的保護(hù)結(jié)構(gòu)和用于批量轉(zhuǎn)移的支撐結(jié)構(gòu)。這使得基于InP的晶膜能夠成功地批量轉(zhuǎn)移到中間轉(zhuǎn)移基板上，而不會受到侵蝕。

批量轉(zhuǎn)移到中間轉(zhuǎn)移基板是為了保護(hù)硅片在后續(xù)去除過程中免受損壞，因為去除中間轉(zhuǎn)移基板上的保護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)可以防止在去除過程中損壞硅片。

中間轉(zhuǎn)印基板的設(shè)計，保證了InP基晶膜在去除保護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的過程中不剝落，保持附著力，在轉(zhuǎn)印過程中易于轉(zhuǎn)印。

30 x 30mm CFB 印章的結(jié)構(gòu)能夠選擇性地僅轉(zhuǎn)印所需的晶體膜，并且重復(fù)轉(zhuǎn)印可實現(xiàn)高效的平鋪。能夠從排列在中間轉(zhuǎn)印基板上的高密度晶體膜陣列中重復(fù)轉(zhuǎn)印器件所需的低密度晶體膜陣列，從而可以有效利用材料而不會造成浪費。

該技術(shù)還可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以允許與 75 毫米和 100 毫米 InP 晶圓以及 200 毫米硅片一起使用。它還可以與現(xiàn)有的光學(xué)半導(dǎo)體產(chǎn)品一起應(yīng)用，通過允許使用更大的晶圓尺寸來實現(xiàn)高散熱基板和生產(chǎn)率。