《炬丰科技-半导体工艺》III-V/SOI 波导电路的化学机械抛光工艺开发

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2021-7-8 13:14:11

3138 半导体工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：III-V/SOI 波导电路的化学机械抛光工艺开发

编号：JFSJ-21-064

作者：炬丰科技

网址：http://www.wetsemi.com/index.html

摘要

III-V 族材料与绝缘体上硅 (SOI) 平台的混合集成是基于二乙烯基硅氧烷-双苯并环丁烯（简称 DVS-BCB 或 BCB）的有源光子器件制造和粘合的有前景的策略出现作为适合这种集成的工业规模实施的技术。瞬逝耦合在这些混合器件的设计和制造中提供了许多优势，但为了有效耦合，需要非常薄（几十纳米）且均匀的键合层。然而，由于 SOI 波导结构上 BCB 的平面化较差，实现如此薄的层非常具有挑战性。在这项研究中，我们研究了 BCB 的化学机械平坦化 (CMP)，以便在这种平坦化的表面上制作超薄粘合层。采用实验设计的方法来研究不同的浆料成分、抛光垫和工艺参数对 BCB 平面化的影响。使用这种开发的 CMP 工艺，我们平面化了沉积在 SOI 波导电路上的 BCB 层，并成功地将 III-V 芯片粘合到这种平面化的 SOI 波导上。接合后BCB层的总厚度为200nm，而接合层本身的厚度为30nm。

关键词：消散耦合、粘接、BCB、化学机械平面化、平面化程度

1.介绍

硅光子学成为非常有前途的研究领域，它可以大规模制造集成光子学中的无源和一些有源器件。然而，硅受到其间接带隙的阻碍，使其不适合制造光源。该问题的一种解决方案是硅与 III-V 族半导体的混合集成。在混合集成中，III-V 族半导体键合在 SOI 波导电路的顶部。有源光子功能（光发射、放大）由 III-V 材料执行，而无源功能（路由、滤波）由 SOI 波导结构完成。

为了在 SOI 波导和 III-V 半导体之间耦合光，可以使用不同的耦合方案，并且渐逝耦合是一种经常使用的技术。许多基于渐逝耦合和 BCB 粘合剂粘合的有源光子器件已被证明。然而，消逝耦合对 BCB 键合层的厚度和均匀性非常敏感。需要具有出色平面化的非常薄的键合层（几十纳米），这仍然是一个具有挑战性的技术问题。解决这一障碍的一个有希望的解决方案是本文的主题。

开发一种用于制造非常薄的 BCB 键合层的可靠且可重复的工艺，不仅将为紧凑型混合硅激光器铺平道路，还将为其他有前景的光子器件的开发铺平道路，例如基于渐逝光的光隔离器或放大器耦合。在以下部分中，我们将介绍 BCB CMP 工艺的发展，旨在实现薄且平坦的 BCB 薄膜。下文介绍了使用开发的 BCB CMP 工艺制造有源光子器件的工艺流程、实验结果。文章全部详情，请加V获取：hlknch / xzl1019

CMP基础

什么是CMP

CMP工艺

平面化

CMP工具

CMP耗材

CMP后清洗工艺

BCB属性

化学结构

旋涂

固化

固化后的缺陷