本文是一篇比较老的文章 ，关于键合技术在集成光子学中的应用，同样可以参考前面文章。
我们常见的键合技术 有硅玻璃键合 金金键合，金锡键合，金硅键合，临时键合等等 。但是当我们遇到一些需要低温键合，或者一些特殊材料时，或者应用场景时，上述键合方式很难满足一些特殊场景的应用，
因此科学家提出了表面活化键合技术，这种技术 使键合技术所覆盖的材料范围更加广泛，比如
GaAs-SiC，InP-Diamond， LN-SiC，Si-Si，GaN-Dlamond,Sl-Diamond,蓝宝石-蓝宝石，金刚石-sic, sic-inp,sic-LN, ic-ga2o3,glass--glass，Si-SiC，Si-GaAs、GaAs- SiC、Si–SiC、SiC–SiC、Ge–Ge 、Al 2 O 3 -Al 2 O 3 ，GaP-InP， GaN-Si、LiNbO 3 -Al 2 O 3 、LiTaO 3 -Si and more(晶体ybyag,ndyvo4，zns,陶瓷，等等)
扩展的多材料的体系，将键合技术扩大了应用范围
*MEMS传感器 *光子集成电路 *半导体激光器
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最近，人们将注意力集中在硅光子集成电路 (PIC) 上，将其作为解决未来微处理器功耗和互连带宽瓶颈的潜在解决方案。在尝试将 III-V 化合物半导体集成到硅衬底上时，低温晶圆键合的穿线位错密度比异质外延低得多。最近，人们在混合硅衰减平台上展示了高性能激光器、放大器、光电探测器和调制器，该平台采用低温直接晶圆键合工艺 1。为了从成熟的 CMOS 技术中获益并进入商业化阶段，需要一种兼容 CMOS、高度可扩展且低成本的晶圆键合技术。
我们在本文中报告了一种创纪录的 150 毫米直径的 InP 基 (001) 外延晶圆，该晶圆具有多量子阱 (MQW) 激光结构，已成功晶圆键合到预图案化的绝缘体上硅 (SOI) 衬底 (001) 上，没有界面材料（例如沉积氧化物或旋涂聚合物）。如图 1 所示，超过 95% 的 III-V 外延层被转移，晶圆边缘周围的损失可忽略不计，这主要是由于室温配接期间 III-V 晶圆的水平滑动很小。采用高效的垂直排气通道 (VOC) 设计 2，使本征聚合反应产生的气体副产品 (H2O 和 H2) 以及滞留的空气被 SOI 衬底的埋氧层 (BOX) 吸收。得益于优化的 VOC 设计，因此在整个 150 毫米晶圆区域内实现了无界面空隙键合。图 1 中突出显示的亮点是 SOI 晶圆上周期性分布的蚀刻校准图案。由于缺乏机械支撑，薄 III-V 层在 InP 衬底移除后会塌陷，如图 1 插图所示。中心有一个直径约 5 毫米的气泡，在退火前的红外成像中也可见，这是由于外延缺陷或表面颗粒造成的。
低温键合工艺首先在 H2SO4:H2O（3:1）和 NH4OH（39%）溶液中对 SOI 和 InP 晶圆进行严格的晶圆表面清洁。在 HF 溶液中去除原生氧化物后，SOI 晶圆在商用 EVG 801 低温等离子激活系统中经历 30 秒的 O2 等离子表面激活，然后对 InP 晶圆进行相同的处理。然后在经过改装的微型洁净室 3 装置中再次使用去离子水喷淋冲洗清洁晶圆，这也是最终的表面激活步骤，以 –OH 基团终止表面。在烤箱中 300 。C、15 小时退火后，在 HCl:H2O（3:1）溶液中选择性去除 635 μm 厚的 InP 衬底，从而在 SOI 衬底上仅产生约 2 μm 厚的外延层。裂纹张开测量表明键合表面能超过了块状 InP 材料的断裂能。
对原生 III-V 晶圆和转移的 III-V 层进行了高分辨率 X 射线衍射 (XRD) 摇摆曲线测量，以进一步研究外延转移的质量。该平面激光结构包含八个应变（1% 压缩，λavg=1.53 μm）InGaAsP (8 nm) 偏移 MQW 周期以及 1.5 μm 厚的 InP 包层。图 2 显示了晶圆中心 Omega-2 Theta 扫描的直接比较。InP 主峰和卫星峰保持良好，表明 MQW 有源区的特征转移非常出色。从 Omega 扫描测量到约 90 μm 的晶圆翘曲度（数据未显示），与商用 150 mm SOI 晶圆的翘曲度相当。
总之，我们展示了创纪录的大型高质量 InP 至硅直接晶圆键合。直径 150 毫米的基于 InP 的激光外延层成功转移到 SOI 衬底，MQW 结构保存完好，晶圆翘曲较小。>95% 的键合良率、高表面能、无空洞界面展现出低成本硅 PIC 大批量、基于 CMOS 的良好生产前景。
图 1. 150 毫米 InP 基 MQW 外延层转移到 SOI 衬底的图像。插图：SOI 衬底中的蚀刻校准图案导致 III-V 坍缩。
图 2. 150 毫米原生 InP 外延晶片 (顶部) 和转移 InP 外延晶片 (底部) 的 XRD 摇摆曲线测量。
