激光器芯片倒装集成仿真设计和工艺研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

随着人们对信息容量、速度以及成本的迫切要求, 低成本、高度集成的硅基光电子学蓬勃发展, 成为光通信、高速计算机等领域的研究热点和非常有前景的关键技术. 硅基光电子学是一种可以用硅基集成电路上的投资、设施、经验以及技术来设计、制造、封装光器件和光电集成电路, 在集成度、可制造性和扩展性方面达到集成电路的水平, 从而在成本、功耗、尺寸上取得突破的一种技术。

基于硅的光子集成电路（PIC）是一种非常有前途的技术，可实现应用于高性能计算系统和高端服务器中的大容量光学互连。由于与硅成熟的制造技术兼容，它们有潜力发展低成本、高密度的光学I/O芯片。由于硅是间接带隙材料，电泵发光效率非常低，片上光源和光放大仍然是一个巨大的挑战，严重限制了硅基光子集成技术的发展和应用。科学家试图通过稀土离子注入、引入应变锗、外 延锗锡合金的方法提高硅基发光器件的发光效率，但远远达不到应用的要求。虽然也实现了电驱动的锗光源，但这些设备的性能仍远不及使用基于InP的III-V族半导体所能达到的性能。因此，在Si波导上结合III-V有源器件的混合集成方法在激光性能方面具有明显优势。可以通过高精度芯片互连技术将Si波导和III-V激光器混合集成。

芯片互连技术是影响微电子封装产品质量、效率和成本的核心技术，主要包括引线键合(Wire bonding)、载带自动焊(Bape automated bonding)和倒装芯片键合(Flip chip bonding)三种技术，随着射频模组产品小型化、轻量化的发展，以及I/O端数量的增加，尤其是其高速方向的发展，传统的引线键合封装技术已不能满足高密度的要求,采用芯片的倒装连接将是一种有效的方式。倒装芯片封装是一种先进的芯片互连技术，已成为高密度封装技术的主要发展方向[5]。与引线键合技术相比,芯片倒装技术具有以下独特的优点:①连接距离最短,因此具有卓越的高频、抗串扰性能,同时提供稳固的机械连接和卓越的热传导;②封装体积小,有效降低封装尺寸;③相关技术成熟,自动化程度高,可实现自动、批量的处理。

倒装芯片技术综述：

其中凸点制造技术和倒装键合技术是FC工艺中两项关键工艺技术：

一、目前常用的芯片凸点制造工艺有以下几种:钉头凸点，蒸镀凸点，化学镀/电镀凸点和掩膜印刷凸点技术，这些年来，这些方法已经在不同的应用领域中取得了相当大的成功，但是它们具有诸如处理温度高，成本高，制造时间长等缺点，并且最大的缺点是它们大多缺乏灵活性。为了解决上述问题，采用了一种激光诱导前向转移（LIFT）技术（图一）。该毕设中主要选用lift技术。LIFT技术在互连技术方面具有巨大潜力，特别是在对于需要单芯片凸点，高精度和高密度倒装芯片互连的精细间距的应用中。

图一、激光诱导前向转移示意图

激光诱导前向转移技术相关综述：用高能量聚焦激光脉冲把从光学透明基板上的薄膜烧蚀掉的金属沉积在与薄膜非常接近的接收基板上。这种本质上简单的方法的优点是很少或不依赖于目标衬底的光学和热性能，该衬底的扰动最小，并且消除了金属有机前驱物带来的处理和污染问题。