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Verfahren zur kraftschluessigen Ganzwaferverbindung

Frictional coupling of transfer wafer to semiconductor layer structure for manufacture of ultra-compact optical components, by applying metal eutectic and heating to activate solder connection.
 
: Hamacher, M.; Heidrich, H.; Rabus, D.G.; Troppenz, U.

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DE 2001-10153054 A: 20011021
DE 2001-10153054 A: 20011021
DE 10153054 B4: 20040115
G02B0006
Deutsch
Patent, Elektronische Publikation
Fraunhofer HHI ()

Abstract
Zur Herstellung von ultra-kompakten optischen Bauelementen mit zwei optisch vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen, beispielsweise Ringresonator-Richtkoppler, ist es bekannt, die auf einem Basiswafer epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge nach der Strukturierung der ersten Wellenleiterebene mit einem Transferwafer zu verbinden, um anschliessend von der Seite des Basiswafers aus die andere Wellenleiterebene zu strukturieren. Dabei werden die beiden Verbindungskomponenten bislang entweder unter einem hohen Anpressdruck verschweisst, was eine relativ hohe Bruchrate des Transferwafers bedingt, oder mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial verklebt, was eine elektrische Kontaktierung der ersten Wellenleiterebene verhindert. Das erfindungsgemaesse Verfahren sieht deshalb eine niederohmig leitende Verbindung zwischen den Verbindungskomponenten (CC<1</WPG<1<, CC<2</TW) vor. Diese wird erreicht durch flaechiges Aufbringen eines loetbaren Metalleutektikums (ME) mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt auf eine der beiden Verbindungskomponenten (CC<1</WPG<1<, CC<2</TW) und anschliessendes Aktivieren der Loetverbindung durch moderate, die Halbleiterschichtenfolge (SS) schonende Waermezufuhr. Durch das weiche, sich ausbreitende Metalleutektikum (ME) werden Unebenheiten und Verwoelbungen ausgeglichen, die zweite zu strukturierende Halbleiterebene (WGP<2<) kann ebenfalls elektrisch kontaktiert und angesteuert werden. Zur Herstellung von ultra-kompakten optischen Bauelementen mit zwei optisch vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen, beispielsweise Ringresonator-Richtkoppler, ist es bekannt, die auf einem Basiswafer epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge nach der Strukturierung der ersten Wellenleiterebene mit einem Transferwafer zu verbinden, um anschliessend von der Seite des Basiswafers aus die andere Wellenleiterebene zu strukturieren. Dabei werden die beiden Verbindungskomponenten bislang entweder unter einem hohen Anpressdruck verschweisst, was eine relativ hohe Bruchrate des Transferwafers bedingt, oder mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial verklebt, was eine elektrische Kontaktierung der ersten Wellenleiterebene verhindert. Das erfindungsgemaesse Verfahren sieht deshalb eine niederohmig leitende Verbindung zwischen den Verbindungskomponenten (CC1/WPG1, CC2/TW) vor. Diese wird erreicht durch flaechiges Aufbringen eines loetbaren Metalleutektikums (ME) mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt auf eine der beiden Verbindungskomponenten (CC1/WPG1, CC2/TW) und anschliessendes Aktivieren der Loetverbindung durch moderate, die Halbleiterschichtenfolge (SS) schonende Waermezufuhr. Durch das weiche, sich ausbreitende Metalleutektikum (ME) werden Unebenheiten und Verwoelbungen ausgeglichen, die zweite zu strukturierende Halbleiterebene (WGP2) kann ebenfalls elektrisch kontaktiert und angesteuert werden.

 

DE 10153054 A UPAB: 20030813 NOVELTY - A solderable metal eutectic (ME) with a melting point in the range below 350 degrees C is used as a frictional coupling component, and forms a low-resistance connection with connecting components (CC1,CC2). This is achieved by applying the metal eutectic to one of the connecting components and then activating the solder connection by moderate supply of heat which does not damage the semiconductor layer structure (SS). USE - For full-wafer connection of a transfer wafer to a structured waveguide plane of an epitaxially grown semiconductor layer structure comprising two optically vertically coupled waveguide planes. For manufacture of ultra-compact optical components, such as ring resonator directional couplers, interleaver, multiplexer, wavelength converter etc. ADVANTAGE - Unevenness and warpage are evened out by the soft, spreading metal eutectic.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-44708.html