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，世界領先的微納電子和數(shù)字技術研究與創(chuàng)新中心，比利時Imec(微電子研究中心)攜手英國III-V族化合物半導體大型制造商Sivers Photonics和超高精度貼片設備工藝供應商ASM AMICRA Microtechnologies，宣布成功實現(xiàn)了磷化銦(InP)分布式反饋(DFB)激光器(由Sivers InP100平臺提供)在Imec硅光子學平臺(iSiPP)上的晶圓級集成。

激光二極管貼片在一個300mm硅光子晶圓 圖源：Imec

  同時，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的對準精度貼合在一個300mm硅光子學晶圓上，使大于10mW的激光功率可重復耦合到硅光子晶圓上的氮化硅波導中。得益于合作伙伴的支持，Imec將在2021年下半年以協(xié)議服務提供這項技術，加速硅光子學技術在光互聯(lián)、LiDAR和生物傳感等廣泛應用的商用化部署。

  當前，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行補充。但是，片外激光會經(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。

激光鍵合后的對準精度在x和y維度上均達到500納米 圖源：Imec

  經(jīng)過與Sivers和ASM AMICRA的共同努力，Imec成功擴展了硅光子協(xié)議服務，包括高精度的InP激光器和放大器flip-chip集成能力。在近期完成的開發(fā)階段中，C波段InP DFB激光器以無源對準和flip-chip方式貼合在300mm硅光子晶圓上，并擁有500nm(3個西格瑪價值)內(nèi)的超高度對準精度，這代表片上波導的耦合激光功率超過10mW。預計在2021年下半年，混合集成產(chǎn)品組合將新增反射式半導體光放大器(RSOA)，其利用Sivers公司InP100平臺技術的刻蝕端面能力和ASM AMICRA公司NANO高級貼合對準精度。這項能力將實現(xiàn)高端的外腔激光光源，這類光源在光互連和傳感等應用領域存在巨大需求，預計在2022上半年進入產(chǎn)品化。

激光二極管貼片在一個300mm硅光子晶圓 圖源：Imec

  Imec光學I/O項目主管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平臺。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光子集成電路(PIC)服務，這些能力在數(shù)據(jù)通信、電信和傳感關鍵領域有重大作用?！?

  Sivers Photonics管理主管Billy McLaughlin表示：“我們很高興與imec和ASM AMICRA合作開發(fā)先進的集成光子元件。在InP100 制造平臺上設計和制造的 InP激光源的可用性將促進PIC在各類應用的部署?！?

  ASM AMICRA管理主管Johann Weinh?ndler博士表示：“我們在高精度貼裝方面的優(yōu)勢與所有合作伙伴的專業(yè)知識無縫互補。借助自動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。”