導讀
最近， 新加坡科研人員開發出一種低成本、簡單化、可量產且可拓展的新製造方法， 用於在矽晶圓上製造半導體雷射器， 這種光子器件可廣泛應用於各個領域。
關鍵字
半導體、雷射器、矽
背景
眾所周知， 矽是用於製造半導體和電子器件的最普遍的材料。 由矽材料的製造成的電子設備， 例如電子電腦、智慧手機、可穿戴設備、智慧硬體等等， 已廣泛地應用於我們日常生活的方方面面。 可是， 在矽晶圓上製備半導體雷射器， 對於電子工業來說， 是一個長期目標， 因為這項製造工藝是極具挑戰性的。
混合矽雷射器， 將III-V族半導體例如砷化鎵和磷化銦的發光特性， 與成熟的矽製備技術相結合。 這些雷射器引起了業界的廣泛重視， 因為它們廉價且可量產， 也能與光學和微電子元件在單個矽晶片上進行集成， 具有一些列的潛在應用領域， 不管是短距離的資料通信， 還是高速、長距離的光學通信。
然而， 目前的生產工藝中， 雷射器在各自獨立的III-V族半導體晶圓上進行製造， 然後再單獨地與每個矽器件對齊。 這種製造工藝不但耗時， 而且成本高， 限制了一塊晶片上可以放置的雷射器數目。
創新
為了克服這些局限性， 新加坡科技研究局（A*STAR）資料存儲研究所的 Doris Keh-Ting Ng 和她的同事們開發出一種創新方法， 用於製備混合III-V族半導體和絕緣矽晶片（SOI）光學光學微腔，
500納米直徑微盤的斜角掃描電子顯微鏡圖像。
對此， Ng 評論說：
“蝕刻整個腔體是極具挑戰性的。 目前， 還沒有單獨的蝕刻recipe和光掩膜的方法，
技術
首先， 研究人員通過使用SOI層間熱鍵合工藝， 將III-V族半導體薄膜附著到二氧化矽（SiO2）晶圓上， 從而製造出非常強烈的鍵合， 同時也消除了對強氧化劑例如水虎魚溶液或者氫氟酸的需要。
另外， 研究人員還通過使用雙硬光掩膜技術， 蝕刻被限於蝕刻至目標層的微腔體， 從而無需再使用多重覆蓋光刻和蝕刻迴圈（一項極具挑戰性的工藝）。
這項研究首次展示了一種異核（heterocore ）配置， 並且採用了一種新製造工藝， 將低溫SiO2層間鍵合與雙硬光雙硬光掩膜、單光刻圖案結合起來。
價值
對於這項研究的價值， 我們看看Ng 的解釋：
“我們的方案簡化了製造步驟，
“這項工藝不僅使得製造異核器件成為可能， 同時也極大降低了製造它們的難度， 並且可以作為另外一種混合微腔用於研究領域。 ”
參考資料
【1】http://www.research.a-star.edu.sg/research/7713/laying-the-foundations-for-hybrid-silicon-lasers
【2】Chee-Wei Lee, Doris Keh-Ting Ng, Ai Ling Tan, Qian Wang. Fabrication and Demonstration of III–V/Si Heterocore Microcavity Lasers via Ultrathin Interlayer Bonding and Dual Hard Mask Techniques. ACS Photonics, 2016; 3 (11): 2191 DOI: 10.1021/acsphotonics.6b00794