源晶片及其制备方法技术

一种用于在微转印过程中使用的源晶片。源晶片包括：衬底；器件试样（110），其包括光电子器件；以及可断裂栓绳，其将器件试样固定到衬底。可断裂栓绳包括将可断裂栓绳连接到衬底的一个或多个断裂区。一个或多个断裂区。一个或多个断裂区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】源晶片及其制备方法
[0001]相关申请本申请要求2020年1月10日（10/01/2020）提交的US 62/959,669的优先权和权益，其内容通过引用以其整体并入本文中。


[0002]本专利技术涉及一种源晶片、其制备方法、光电子部件的制作方法和光电子部件。

技术介绍

[0003]基于III
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V半导体的电光器件（例如，激光器、调制器和放大器）与绝缘体上硅（SOI）平台的混合集成使得具有组合两个材料系统的最佳部分的优点。
[0004]然而，常规的芯片接合过程通常使用倒装芯片接合，在其中基于III
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V半导体的器件是反相器并且接合到SOI平台上的腔中。由于针对管芯接合的金属凸块要求和准确地控制相应部件的对准的困难，制造过程可以是昂贵的并且具有低产量。
[0005]因此正在研究微转印（Micro
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transfer printing，MTP）作为将基于III
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V半导体的器件集成在SOI晶片内的替代方式。在这些方法中，基于III
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V半导体的器件被制作在器件或源晶片上。然后可以使用印模（stamp，印模通常由弹性体形成）拾取它，并且在其被制造的相同定向上将其打印到SOI晶片上的腔中，而不需要金属凸块。由此在竖直方向（z方向）上预先确定基于III
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V半导体的器件和SOI平台中的波导之间的对准。因此，对准的要求从三个维度减少到两个维度，这可以更容易地被促成。
[0006]然而，对于MTP而言仍然存在许多问题。例如，当经由释放蚀刻来释放试样（coupon）时，毛细管力（capillary force）可导致试样塌缩。这通常是由于不充分强度的栓绳（tether）和/或栓绳与III
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V衬底之间的不充分粘合。然而，如果使栓绳太强，则试样可能不会被印模拾取，并且因此可能导致较低的产量。此外，从试样底部表面突出的侧壁栓绳也可导致低产量。例如，栓绳可以在试样表面下面弯曲，这可以阻止试样被打印到衬底上。此外，栓绳可能在不适当的位置断裂，并且产生过多的碎片（例如由于栓绳和III
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V衬底之间的不充分粘合）。栓绳碎片可落在试样底部表面下面，并且在打印过程期间阻止打印或污染目标表面。
[0007]期望改进MTP过程，具体地改进体积和产量，以便使得该过程在商业上可行。

技术实现思路

[0008]因此，在第一方面中，本专利技术的实施例提供一种用于在微转印过程中使用的源晶片，该源晶片包括：衬底；器件试样，包括光电子器件；以及将器件试样固定到衬底的可断裂栓绳，可断裂栓绳包括将可断裂栓绳连接到衬底的一个或多个断裂区。
[0009]通过提供这样的断裂点，可以在随后的MTP处理期间实现更高的拾取产量和更高的打印产量。
[0010]现在将阐述本专利技术的实施例的可选特征。这些可单个地或以与本专利技术的任何方面的任何组合来应用。
[0011]通过断裂区，可以是指可断裂栓绳的一个或多个区，所述一个或多个区已被有意地设计成弱的并且因此在从衬底提升器件试样时优先断裂。
[0012]该断裂区或每个断裂区可包括可断裂栓绳材料的颈部，可断裂栓绳材料的颈部跨器件试样与栓绳道之间的腔而延伸，该栓绳道至少部分地环绕器件试样。通过将该断裂区或每个断裂区接合到栓绳道，可以使器件试样和衬底之间的粘合充分地强。栓绳道可以是在衬底上方围绕器件试样的周边而延伸的栓绳材料层。栓绳道可以通过一个或多个层与衬底分离。一个或多个层可以包括内部二氧化硅、中间氮化硅层和外部二氧化硅层。外部氧化硅层可以与栓绳道相邻，并且内部二氧化硅层可以最接近于衬底。内部二氧化硅层可以通过由与牺牲层相同的材料形成的层与衬底分离。
[0013]该断裂区或每个断裂区可以比可断裂栓绳的相邻部分更薄。通过更薄，可以是指如在从衬底的平面向外的方向上测量的该断裂区或每个断裂区的尺寸小于可断裂栓绳的相邻部分的等效尺寸。该断裂区或每个断裂区可以比可断裂栓绳的相邻部分更窄。通过更窄，可以是指如跨衬底的平面测量的该断裂区或每个断裂区的尺寸小于可断裂栓绳的相邻部分的等效尺寸。
[0014]可断裂栓绳可包括围绕器件试样的周边设置的多个断裂区。断裂区可设置在围绕器件试样的周边的等距点处。周边可以是横向的周边，即跨衬底的平面的周边。
[0015]可以仅通过可断裂栓绳的断裂区将器件试样固定到衬底。
[0016]源晶片可以还包括在器件试样和衬底之间的牺牲层。
[0017]光电子器件可以由一种或多种III
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V半导体材料形成。光电子器件可以包括多个层。
[0018]器件试样可以包括一个或多个保护性外层。保护性外层包括：外部二氧化硅层、中间氮化硅层和内部二氧化硅层。
[0019]器件试样的最外层和/或衬底上的最上层可由二氧化硅形成，并且栓绳可由光刻胶形成。可以在二氧化硅和光刻胶之间实现强粘合，这可以阻止在拾取之后形成的碎片。
[0020]断裂区可以比可断裂栓绳的相邻区更弱。通过更弱，可以是指断裂区具有比可断裂栓绳的相邻区更低的剪切强度。
[0021]光电子器件可以是选自由激光器、光电检测器和电吸收调制器构成的分组的光电子器件。它也可以是镜、泵、放大器、光栅或无源波导。
[0022]器件试样可以通过完全围绕器件试样而延伸的腔与衬底分离，其中腔由一个或多个断裂区桥接，由此将器件试样固定到衬底。
[0023]可断裂栓绳可由光刻胶形成。可断裂栓绳可由电介质形成。
[0024]在第二方面中，本专利技术的实施例提供一种制备用于微转印过程的源晶片的方法，该源晶片包括：衬底；器件试样，包括光电子器件；以及
先导栓绳（precursor tether），其设置在器件试样和衬底的至少一部分上方；该方法包括：蚀刻先导栓绳，以限定可断裂栓绳，可断裂栓绳包括将可断裂栓绳连接到衬底的一个或多个断裂区。
[0025]该方法可以还包括蚀刻衬底和/或器件试样，使得器件试样通过可断裂栓绳的断裂区固定到衬底。蚀刻可导致器件试样仅通过可断裂栓绳的断裂区被固定到衬底。进一步蚀刻衬底和/或器件试样可以包括蚀刻掉位于器件试样和衬底之间的牺牲层。
[0026]蚀刻先导栓绳可包括图案化先导栓绳以限定一个或多个断裂区的初始步骤。
[0027]该方法可以还包括执行等离子体灰化过程的步骤，以移除可断裂栓绳的一部分。
[0028]该方法可以还包括至少部分地将器件封装在保护性层中的步骤。
[0029]在第三方面中，本专利技术的实施例提供了一种使用第一方面的源晶片经由微转印过程制作光电子部件的方法，该方法包括以下步骤：将器件试样粘合到印模；将器件试样从衬底提升走，由此在该断裂区或每个断裂区处使可断裂栓绳断裂；以及将器件试样打印到平台晶片上。
[0030]在第四方面中，本专利技术的实施例提供使用第三方面的方法制作的光电子部件。
[0031]本专利技术包括所描述的方面和优选特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在微转印过程中使用的源晶片，所述源晶片包括：衬底；器件试样，其包括光电子器件；以及可断裂栓绳，其将所述器件试样固定到所述衬底，所述可断裂栓绳包括将所述可断裂栓绳连接到所述衬底的一个或多个断裂区。2.根据权利要求1所述的源晶片，其中所述断裂区或每个断裂区包括可断裂栓绳材料的颈部，所述可断裂栓绳材料的所述颈部跨所述器件试样与栓绳道之间的腔而延伸，所述栓绳道至少部分地环绕所述器件试样。3.根据权利要求1或权利要求2所述的源晶片，其中所述断裂区或每个断裂区比所述可断裂栓绳的相邻部分更薄。4.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述断裂区或每个断裂区比所述可断裂栓绳的相邻部分更窄。5.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述可断裂栓绳包括围绕所述器件试样的周边设置的多个断裂区。6.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述器件试样仅通过所述可断裂栓绳的所述断裂区固定到所述衬底。7.根据权利要求1
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5中任一项所述的源晶片，其中还包括在所述器件试样和所述衬底之间的牺牲层。8.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述光电子器件由一种或多种III
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V半导体材料形成。9.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述光电子器件包括多个层。10.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述器件试样包括一个或多个保护性外层。11.根据权利要求10所述的源晶片，其中所述保护性外层包括：外部二氧化硅层、中间氮化硅层和内部二氧化硅层。12.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述断裂区比所述可断裂栓绳的相邻区更弱。13.根据任何前述权利要求所述的源晶片，其中所述光电子器件是选自由激光器、光电检测器和电吸收调制器构成的分组的光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：余国民，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：