Imec完成InP激光器和放大器的硅光子混合集成

  ICC訊(編譯：Aiur) 近日，世界領(lǐng)先的微納電子和數(shù)字技術(shù)研究與創(chuàng)新中心，比利時(shí)Imec(微電子研究中心)攜手英國(guó)III-V族化合物半導(dǎo)體大型制造商Sivers Photonics和超高精度貼片設(shè)備工藝供應(yīng)商ASM AMICRA Microtechnologies，宣布成功實(shí)現(xiàn)了磷化銦(InP)分布式反饋(DFB)激光器(由Sivers InP100平臺(tái)提供)在Imec硅光子學(xué)平臺(tái)(iSiPP)上的晶圓級(jí)集成。

激光二極管貼片在一個(gè)300mm硅光子晶圓 圖源：Imec

  同時(shí)，這次合作還使用了ASM AMICRA公司的NANO倒裝芯片(Flip chip)貼合工具，讓InP DFB激光二極管以500nm的對(duì)準(zhǔn)精度貼合在一個(gè)300mm硅光子學(xué)晶圓上，使大于10mW的激光功率可重復(fù)耦合到硅光子晶圓上的氮化硅波導(dǎo)中。得益于合作伙伴的支持，Imec將在2021年下半年以協(xié)議服務(wù)提供這項(xiàng)技術(shù)，加速硅光子學(xué)技術(shù)在光互聯(lián)、LiDAR和生物傳感等廣泛應(yīng)用的商用化部署。

  當(dāng)前，市面上的許多硅光子系統(tǒng)仍然依賴外部光源，這是由于片上光源效率的不足。硅材料本身不能有效發(fā)光，因此，III-V族半導(dǎo)體光源，例如磷化銦(InP)或砷化鎵(GaAs)可以采用典型的分立封裝器件形式進(jìn)行補(bǔ)充。但是，片外激光會(huì)經(jīng)常遇到更高的耦合損耗、大型的物理尺寸和高昂的封裝成本。

激光鍵合后的對(duì)準(zhǔn)精度在x和y維度上均達(dá)到500納米 圖源：Imec

  經(jīng)過(guò)與Sivers和ASM AMICRA的共同努力，Imec成功擴(kuò)展了硅光子協(xié)議服務(wù)，包括高精度的InP激光器和放大器flip-chip集成能力。在近期完成的開(kāi)發(fā)階段中，C波段InP DFB激光器以無(wú)源對(duì)準(zhǔn)和flip-chip方式貼合在300mm硅光子晶圓上，并擁有500nm(3個(gè)西格瑪價(jià)值)內(nèi)的超高度對(duì)準(zhǔn)精度，這代表片上波導(dǎo)的耦合激光功率超過(guò)10mW。預(yù)計(jì)在2021年下半年，混合集成產(chǎn)品組合將新增反射式半導(dǎo)體光放大器(RSOA)，其利用Sivers公司InP100平臺(tái)技術(shù)的刻蝕端面能力和ASM AMICRA公司NANO高級(jí)貼合對(duì)準(zhǔn)精度。這項(xiàng)能力將實(shí)現(xiàn)高端的外腔激光光源，這類光源在光互連和傳感等應(yīng)用領(lǐng)域存在巨大需求，預(yù)計(jì)在2022上半年進(jìn)入產(chǎn)品化。

激光二極管貼片在一個(gè)300mm硅光子晶圓 圖源：Imec

  Imec光學(xué)I/O項(xiàng)目主管Joris van Campenhout表示：“我們非常高興能夠攜手Sivers Photonics和ASM AMICRA公司一同將混合集成激光光源和放大器納入硅光子學(xué)平臺(tái)。這些新型成果將使我們的參與客戶享受擁有超越今日能力的先進(jìn)光子集成電路(PIC)服務(wù)，這些能力在數(shù)據(jù)通信、電信和傳感關(guān)鍵領(lǐng)域有重大作用?！?

  Sivers Photonics管理主管Billy McLaughlin表示：“我們很高興與imec和ASM AMICRA合作開(kāi)發(fā)先進(jìn)的集成光子元件。在InP100 制造平臺(tái)上設(shè)計(jì)和制造的 InP激光源的可用性將促進(jìn)PIC在各類應(yīng)用的部署。”

  ASM AMICRA管理主管Johann Weinh?ndler博士表示：“我們?cè)诟呔荣N裝方面的優(yōu)勢(shì)與所有合作伙伴的專業(yè)知識(shí)無(wú)縫互補(bǔ)。借助自動(dòng)化和超精密倒裝芯片鍵合，這些混合元件的大批量制造之路是可行的。”