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晶片光學互連研究實現突破性進展

上網時間: 2015年11月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:300mm晶圓  雷射  CMOS  PIC  MOVPE 

比利時校際微電子(IMEC)和根特大學(Ghent University)的研究人員最近展示可在300mm晶圓上以單晶片形式生長的首款雷射陣列。

發表在《自然光子學》(Nature Photonics)期刊上的研究結果討論利用CMOS試產線直接在300mm矽基板上整合磷化銦(InP)雷射陣列單晶片。這可說是光子整合電路(PIC)的進一步整合,使其中的光學訊號轉換可支援邏輯與記憶體晶片之間的晶片或封裝光學互連。

使用生產級金屬有機氣相外延法(MOVPE)生長的反應器,可選擇性地在預圖案化氧化物模板的晶圓上生長磷化銦半導體,從而在整個300mm基板上實現磷化銦波導陣列。

接著,在這些波導的最上層蝕刻週期性光閘結構,從而提供了雷射運作所需的光學反饋。在此過程中,由10個磷化銦雷射陣列組成的所有元件都成功地發出了雷射光。

在室溫下經由光學能量激發雷射,通常需要20mW的雷射閾值功率。研究人員指出雷射性能沿著陣列的變異很小,從而暗示製作這樣的異質接面是來自於高品質的磷化銦磊晶。透過調整光閘參數,研究人員並展現能夠在整個陣列準確控制雷射波長分佈的能力。這項研究中所用的300mm CMOS試產線確保了一條未來可進行大量製造的路徑。

如今,研究人員正在研究如何生長更複雜的層疊,從而能以電子注入實現1300nm波長範圍的半導體雷射,以及與矽基波導元件進行整合。

編譯:Susan Hong

(參考原文:On-chip optical interconnects one step closer,by Julien Happich)





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