Y8T314 硅与InP“微转印”异质集成工艺
昨天聊的是硅光集成议题，其中有48页PPT聊硅光异质集成InP激光器，60页PPT是外置独立激光器与硅光芯片的组装方式，其中包括Flip Chip倒装焊工艺。
后来有个留言，问Micro transfer printing 异质集成工艺，今天画几个图把工艺流程再解释一下。
先说硅光和InP异质集成，硅不发光，而满足光纤通信波段的目前仅有InP体系的这个选择，把硅光和InP做异质集成是很多人的想法。主要有三种方法，亲水键合，直接生长和BCB旋涂黏结。
直接生长，以前很难，目前有很大的突破
用亲水面键合，是产业化的主要工艺，也就是北美很多厂家的选择，放弃了直接键合、疏水键合，选择相对适合的亲水面键合，之前写过很多如何释放亲水面的水汽，让水汽逸出后，提高键合结合力。（如2021合集下398页）
区别一下直接键合、疏水键合和亲水键合
还有一种方式是用胶水黏合，有些人愿意把这个工艺叫做异质集成，但有些人认为不算
这就像家里装修，把挂钩钉在墙上和粘在墙上，都可以。 粘的这种也不是不能用，就是容易掉。俗称可靠性存疑。
Micro transfer printing微转移，或叫微转印的技术，就是用胶粘的工艺。
先把工艺流程聊一下，再做下一步比较
激光器做设计，
之后把激光器做出波导和电极，这都是常规工艺。
氮化硅做钝化膜
之后先涂覆一层BCB胶
再涂覆保护层，这个回头需要去除的。
去除衬底，这个事情对微转印技术就很重要，需要把转移的器件“悬空”，才能黏住带走芯片。
从其他地方凿孔，倒入腐蚀液，把牺牲层给腐蚀掉
接下来，用一种叫PDMS的弹性凝胶，把芯片黏上准备带走
扯裂那个保护层，从悬空位置很小的力，就能带走芯片的功能层，把衬底留下。
取出咱们的硅光集成芯片，在芯片上旋涂BCB胶水。
然后把透明凝胶黏过来的激光器芯片再对准后黏到硅光芯片的BCB胶层。
把黏贴板PDMS软凝胶移走，InP激光器芯片被粘在硅光芯片上。
接着，再一次涂胶水
固化，刻蚀BCB，再刻蚀氮化硅层，最后露出电极，之后引出电极。
好了，准备做对比。
这个工艺体系从2014年开始研究，欧洲几个厂一起做。
X-CELEPRINT：做转印设备IMEC：硅光流片平台华为（原Caliopa）：硅光芯片设计华为（原CIP）：InP激光器设计和制造
都在IMEC制作，2014年选择微转印工艺，芯片对准精度可达到±1.5μm，这在当时硅光还没有产业化时，算是一种很重要的路线选择。
当走到现如今的2022年，事情发生了变化。
Intel当年选择用亲水面键合，无需做对准，2016年开始量产，2021年底发货量累计700多万颗光模块。
微转印是2014年IMEC参与的硅光平台，咱再来看一下IMEC 2021年底选择了Flip Chip倒装焊工艺，同样的IMEC这俩有啥区别。
首先，芯片都是芯片，常见的芯片组装是用一个吸棒把芯片移动到待组装的位置，这个移动的精度由机器决定。
微转移是用凝胶黏附芯片，然后转移，区别就是可以一次性黏附很多个芯片。虽然转移的精度不能改变，但好在可以低成本。平均一个芯片的转移成本降低了。
相比较而言，对准可以提高耦合效率，这是性能优势。
第二个区别是波导层的高度，微转印是两个芯片的“叠加”，激光器的波导层较高，硅光的波导层较低，需要前端做锥形结构，用倏逝波耦合下来。
现在IMEC用的是直接波导对准硅光里边的SSC模斑转换的氮化硅层。氮化硅和硅波导的倏逝波耦合是用光刻工艺实现的，精度非常高。类似Intel也是光刻实现的高精度控制。
回到微转印的倏逝波耦合，精度±1500nm，压力就很大，在Y8T287看到过这个数字，倏逝波耦合的话对准精度要小于300nm才行，因为硅波导的宽度小于500nm
这也是为什么微转印这个联盟一直说“The micron-scale accuracy of the transfer printing tool imposes a limit on the alignment tolerance of the adiabatic taper structure” ，简单理解就是微转印的公差很大，而倏逝波耦合方式的要求公差很小，二者很难直接实现对准，需要设计上迁就工艺容差，改流程。
当然，这最起码还能改。
还有一个区别，在于散热，InP激光器的电光效率在5-25%之间。废热很大，对散热要求很高。
先看IMEC 现在的散热途径，从顶部到底部全部是散热路径，从InP到金属再到硅衬底，热导率挺高。上下方同时可做散热面。
再看微转印的散热路径，无法从硅那里走，BCB胶、氧化硅，都不导热，这些材料紧紧包住激光器。
激光器的热量只能在上方从金属线上往外导出，那么需要在激光器上方放置散热材料。这还没看到他们如何解决。
今年的12月3号、17号、24号和31号，还有一个整期的光模块技术解析，分8段，每段3小时。
包括光模块发展趋势和市场占比，可靠性，高速芯片的组装工艺，激光器/探测器/调制器的芯片原理，硅光集成工艺体系。
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