Le tiling permet de monter des optiques InP sur substrat de 300 mm
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Oki Electric Industry, au Japon, a utilisé sa technologie de collage de films cristallins (CFB) pour monter des composants optiques à partir de plaquettes de 50 mm sur des plaquettes de silicium plus grandes de 300 mm.
L’approche Tiling CFB permet l’intégration hétérogène de plaquettes de semi-conducteurs optiques de petit diamètre sur des plaquettes de silicium de 300 mm pour la production en grande quantité de puces dotées d’interfaces photoniques à grande vitesse. Cela n’était pas possible auparavant sur des plaquettes de grande taille, explique Oki, qui travaille avec des partenaires et le laboratoire Nishiyama de l’Institut des sciences de Tokyo sur la commercialisation.
L’intelligence artificielle, en particulier, stimule la demande de liaisons puce à puce à grande vitesse et à faible consommation d’énergie, ce qui constitue un objectif clé pour la photonique. Les plaquettes de semi-conducteurs optiques telles que les plaquettes de phosphure d’indium sont généralement plus petites que les plaquettes de semi-conducteurs composés de 50 mm à 100 mm, en raison de la difficulté à réaliser une croissance épitaxiale. En outre, les guides d’ondes optiques en silicium nécessitent un contrôle de la rugosité à l’échelle nanométrique, ce qui requiert des processus d’intégration hétérogènes qui évitent de causer des dommages.
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La technologie CFB a été développée à l’origine par OKI pour ses imprimantes, et l’approche de « tiling » permet de surmonter la disparité des tailles de plaquettes avec 52 opérations de tiling répétées sur toute la surface d’une plaquette de silicium de 300 mm à l’aide d’une seule plaquette d’InP de 50 mm, ce qui permet une utilisation efficace des matériaux à base d’InP en seulement 10 minutes.
La plaquette InP peut être réutilisée telle quelle après le transfert pour permettre le recyclage et la réutilisation des matériaux, ce qui contribue à réduire la charge environnementale. La précision de placement est d’environ ±1 μm, avec une précision angulaire de ±0,005°. Cette grande précision, associée à la technologie photonique silicium à guides d’ondes sécants 3D exclusive d’OKI, permet un couplage optique haute efficacité entre les semi-conducteurs optiques et les guides d’ondes silicium, même avec un défaut d’alignement d’environ ±3 μm.
Source : Oki
Lors d’une démonstration, une couche sacrificielle et des films cristallins à base d’InP fonctionnant comme semi-conducteurs optiques ont été épitaxiés sur une plaquette d’InP de 50 mm, puis séparés en éléments individuels.
Une structure protectrice destinée à empêcher les attaques chimiques lors de la gravure de la couche sacrificielle et une structure de support pour le transfert par lots ont été formées sur chaque élément. Les films cristallins à base d’InP ont ainsi pu être transférés par lots sur un substrat de transfert intermédiaire sans érosion.
Le transfert par lots sur un substrat de transfert intermédiaire est effectué pour protéger la plaquette de silicium contre les dommages au cours du processus d’enlèvement ultérieur, car l’enlèvement de la structure de protection et de la structure de support sur le substrat de transfert intermédiaire évite d’endommager la plaquette de silicium au cours du processus d’enlèvement.
La conception du substrat de transfert intermédiaire garantit que les films cristallins à base d’InP ne se décollent pas, qu’ils conservent leur adhérence pendant le processus de retrait de la structure protectrice et de la structure de support, et qu’ils sont facilement transférés pendant le processus de transfert.
Le tampon CFB de 30 x 30 mm a une structure capable de transférer sélectivement uniquement les films de cristal nécessaires, et le transfert répété permet un tiling efficace. La capacité de transférer de manière répétée des réseaux de couches de cristal de faible densité nécessaires au dispositif à partir d’un réseau de couches de cristal de haute densité disposé sur le substrat de transfert intermédiaire permet une utilisation efficace des matériaux sans gaspillage.
La technologie peut également être adaptée si nécessaire pour permettre l’utilisation de plaquettes InP de 75 mm et 100 mm et de plaquettes de silicium de 200 mm. Elle peut également être appliquée aux produits semi-conducteurs optiques existants pour les substrats à dissipation thermique élevée et la productivité en permettant l’utilisation de plaquettes de plus grande taille.
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