[發(fā)明專利]用于III-V/硅混合集成的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980052933.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN112771426A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余國(guó)民;A·J·齊爾基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛克利光子有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/12
• 分類號(hào): G02B6/12;G02B6/13;H01L21/683;H01L23/544;H01L33/00;H01S5/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進(jìn);呂傳奇

提供了一種轉(zhuǎn)移印刷的方法。所述方法包括：提供前驅(qū)體光子器件，所述前驅(qū)體光子器件包括基板和粘結(jié)區(qū)域，其中所述前驅(qū)體光子器件包括位于所述粘結(jié)區(qū)域中或鄰近所述粘結(jié)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；提供轉(zhuǎn)移裸片，所述轉(zhuǎn)移裸片包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；將所述前驅(qū)體光子器件的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與所述轉(zhuǎn)移裸片的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；以及將所述轉(zhuǎn)移裸片的至少一部分粘結(jié)到所述粘結(jié)區(qū)域。

本申請(qǐng)要求2018年8月6日提交的US 62/715,123優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容和要素以引用的方式并入本文以用于所有目的。

本發(fā)明涉及一種前驅(qū)體光子器件、一種轉(zhuǎn)移裸片、一種平臺(tái)晶片、一種制備前驅(qū)體光子器件的方法、一種形成轉(zhuǎn)移裸片的方法，以及一種轉(zhuǎn)移印刷的方法。

微轉(zhuǎn)移印刷(MTP)可用于制作混合III-V/Si集成光子部件和電路，例如，如LOI等人，Transfer Printing of AlGaInAs/InP Etched Facet Lasers to Si Substrates，IEEE Photonics Journal，第8卷第6期，2016年12月中所討論，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。廣泛地說(shuō)，MTP涉及在第一基板上創(chuàng)建前驅(qū)體器件。然后例如經(jīng)由彈性體印模從第一基板提起前驅(qū)體器件并沉積在第二基板上。

然而，常規(guī)的MTP技術(shù)存在三個(gè)主要問(wèn)題：(i)III-V器件與Si平臺(tái)之間的對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確度低(±0.5至1.5μm)；(ii)III-V/Si粘結(jié)粘附力低，這導(dǎo)致可靠性低并且可能要求使用諸如焊料的額外材料來(lái)增加粘附強(qiáng)度；以及(iii)生產(chǎn)量低，因?yàn)楹芏嗷旌霞煞桨付家竺看我粋€(gè)將單獨(dú)III-V裸片或材料貼片粘結(jié)到Si平臺(tái)。

那么將有利的是既增加III-V器件與Si平臺(tái)之間的對(duì)準(zhǔn)(以便減少系統(tǒng)中的光學(xué)損耗)又增加混合集成方案的生產(chǎn)量。

一般而言，本發(fā)明的實(shí)施方案提供III-V器件或前驅(qū)體器件以及Si平臺(tái)，所述Si平臺(tái)包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記以有助于轉(zhuǎn)移印刷的方法。

在第一方面，本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種轉(zhuǎn)移印刷的方法，所述方法包括：

提供前驅(qū)體光子器件，所述前驅(qū)體光子器件包括基板和粘結(jié)區(qū)域，其中所述前驅(qū)體光子器件包括位于所述粘結(jié)區(qū)域中或鄰近所述粘結(jié)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；

提供轉(zhuǎn)移裸片，所述轉(zhuǎn)移裸片包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；

將所述前驅(qū)體光子器件的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與所述轉(zhuǎn)移裸片的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；以及

將所述轉(zhuǎn)移裸片的至少一部分粘結(jié)到所述粘結(jié)區(qū)域。

根據(jù)第一方面的方法可有利地帶來(lái)±200nm內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確度。典型地，對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確度受多個(gè)因素影響，包括在x和y方向上：對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)計(jì)和制造；顯微鏡放大；平移平臺(tái)的分辨率；以及對(duì)準(zhǔn)操作，以及在z方向上：制造粘結(jié)區(qū)域的準(zhǔn)確度(例如，蝕刻腔的準(zhǔn)確度如何)；制造轉(zhuǎn)移裸片的準(zhǔn)確度(例如，執(zhí)行層的外延生長(zhǎng)的準(zhǔn)確度如何)；以及對(duì)準(zhǔn)操作。

所述方法可具有以下任選特征中的任一者或在它們相容的程度上的任何組合。

所述前驅(qū)體光子器件可具有第二方面的前驅(qū)體光子器件的任選特征中的任一者或任何組合(只要它們相容)。

所述轉(zhuǎn)移裸片可具有第三方面的轉(zhuǎn)移裸片的任選特征中的任一者或任何組合(只要它們相容)。

所述方法可包括填充所述前驅(qū)體光子器件與所述轉(zhuǎn)移裸片之間的刻面的步驟。用于填充所述刻面的填充材料可為氮化硅或非晶硅。

所述方法可包括以下一個(gè)或多個(gè)步驟：對(duì)所述前驅(qū)體光子器件和/或所述轉(zhuǎn)移裸片進(jìn)行等離子體處理；將所述前驅(qū)體光子器件浸入水中；對(duì)所述前驅(qū)體光子器件進(jìn)行干燥；以及將所述轉(zhuǎn)移裸片和前驅(qū)體光子器件退火。可在至少250℃且不超過(guò)350℃的溫度下執(zhí)行所述退火至少20分鐘且不超過(guò)40分鐘的時(shí)間。可在諸如氮?dú)夥栈驓鍤夥盏亩栊詺怏w氣氛中執(zhí)行所述退火。