OKI crea la tecnología CFB de mosaico para la integración de semiconductores ópticos en obleas de silicio de 300 mm.

OKI ha desarrollado con éxito la tecnología de unión de películas de cristal de Tiling (CFB) utilizando su tecnología patentada CFB. Esta tecnología hace posible la integración heterogénea de las obleas de semiconductores ópticas de pequeño diámetro en obleas de silicio de 300 mm, hasta ahora no posible debido a restricciones del tamaño de la oblea, y contribuirá al avance de la tecnología de convergencia de la electrónica de fotonómica en rápido crecimiento. OKI pretende lograr una comercialización temprana a través de la colaboración con empresas y universidades asociadas.

Los rápidos avances en inteligencia artificial (IA) en los últimos años han alimentado la creciente demanda de centros de datos, lo que hace que sea un grave problema social suprimir los aumentos en el consumo de energía mientras se amplían las capacidades de procesamiento de datos. Una solución a este desafío que actualmente llama la atención son las tecnologías que logran una alta densidad, transmisión de alta velocidad y bajo consumo de energía, aplicando tecnología de convergencia de fotonices-electrónica que combina circuitos electrónicos y ópticos. En particular, se espera que la integración heterogénea de los semiconductores ópticos en las obleas de silicio mejore aún más el rendimiento permitiendo la integración de la fotónica de silicio con semiconductores ópticos.

  

Sin embargo, la integración heterogénea presenta diversos desafíos técnicos. Por ejemplo, mientras que la fotónica de silicio utiliza obleas de silicio de gran diámetro de 200 mm (8 pulgadas) o de 300 mm (12 pulgadas), las obleas ópticas semiconductoras como las oleañas InP (fosphide de insio) son típicamente más pequeñas 50 mm (2 pulgadas) a 100 mm (4 pulgadas) de obleas semiconductoras debido a la dificultad de lograr un crecimiento epitaxial. Además, las guías de ondas ópticas de silicio requieren un control de rugosidad a nanoescala, que a su vez requiere procesos de integración heterogéneas que eviten causar daños.

La tecnología Tiling CFB desarrollada por OKI supera esta disparidad en los tamaños de obleas y permite una integración heterogénea sin causar daños. La tecnología permite 52 operaciones repetidas de azulejos en toda la superficie de una oblea de silicio de 300 mm utilizando una sola oblea InP de 2 pulgadas, lo que permite un uso eficiente de los materiales basados en InP. La oblea InP se puede reutilizar como después de la transferencia para permitir el reciclaje y la reutilización de materiales, ayudando a reducir la carga ambiental. La precisión de la colocación es de aproximadamente 1 micra, con una precisión angular de 0,05. Esta alta precisión, cuando se combina con la tecnología patentada de ondas interseductoras 3D (Nota 4) de silicio de silicio, realiza acoplamiento óptico de alta eficiencia entre semiconductores ópticos y guías de ondas de silicio.

En una demostración, una capa de sacrificio y Crystal Films basadas en InP funcionaban como semiconductores ópticos se cultivaban epitaxialmente en una oblea InP de 2 pulgadas, luego se separaron en elementos individuales. En cada elemento se formó una estructura protectora para prevenir el ataque químico al grabar la capa sacrificial y una estructura de apoyo para la transferencia por lotes. Esto permitió que Crystal Films, con sede en InP, se transfiriera con éxito a un sustrato de transferencia intermedia sin erosión. La transferencia por lotes a un sustrato de transferencia intermedia se lleva a cabo para proteger la oblea de silicio de daños durante el proceso de eliminación posterior, ya que la eliminación de la estructura de protección y la estructura de soporte en el sustrato de transferencia intermedia evita daños en la oblea de silicio durante el proceso de eliminación. El diseño único del sustrato de transferencia intermedia garantiza que las Crystal Films basadas en InP no se deshagan, mantengan la adherencia durante el proceso de eliminación de la estructura protectora y la estructura de soporte, y se transfieran fácilmente durante el proceso de transferencia.

Además, al transferir repetidamente Crystal Films del sustrato de transferencia intermedia utilizando un sello CFB, OKI ha establecido la tecnología Tiling CFB que permite el azulejo sobre toda la superficie de una oblea de silicio de 300 mm. El sello CFB tiene una estructura capaz de transferir selectivamente sólo las Crystal Films requeridas, y la transferencia repetida permite un azulejo eficiente. La capacidad de transferir repetidamente matrices de menor densidad de Crystal Films necesarias para el dispositivo de una matriz de alta densidad de Crystal Films dispuesta en el sustrato de transferencia intermedia permite el uso efectivo de materiales sin residuos. Con una medición de 30 mm y 30 mm, el sello CFB utilizado en esta demostración completó 52 transferencias en toda la superficie de una oblea de silicio de 300 mm en aproximadamente 10 minutos, suficiente para la producción comercial.

Esta demostración demostró la viabilidad de la tecnología Tiling CFB en la transferencia de obleas de 2 pulgadas a obleas de silicio de 300 mm. La tecnología también se puede adaptar según sea necesario para permitir su uso con obleas InP de 3 o 4 pulgadas y obleas de silicio de 200 mm. Dado que también se puede aplicar con los productos semiconductores ópticos existentes, ayudará a mejorar el rendimiento permitiendo transferir a los sustratos de alta distanciamiento de calor y productividad permitiendo el uso de tamaños de obleas más grandes.

La tecnología Tiling CFB también contribuirá al avance de la tecnología de convergencia de la electrónica de la fotónica y la reducción de la carga medioambiental. OKI planea reforzar la colaboración con los fabricantes de dispositivos para lograr la comercialización temprana de la tecnología.

Fuente: OKI