在300毫米CMOS造工艺中使用高度均的热切割光子设备

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光电学是指光电子产品.
• 半导体制造业 半导体制造业

背景情况:

• 光子设备 (共振调制器,马赫-泽恩德干扰仪) 对于光学链路至关重要,但对制造变化和温度敏感.
• 热调整以纠正这些变化消耗大量电力,阻碍了节能光子集成电路 (PIC) 的可扩展性.

研究的目的:

• 开发和演示一个晶圆尺度的热切割过程,以改善光子设备的热隔离.
• 为了减少热光学设备中热调节所需的功率.
• 为了实现可扩展的低功耗光子系统.

主要方法:

• 在一个300毫米的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 造线上开发和实施了晶圆尺度的热切割过程.
• 选择性地去除波导和共振器下方的基板材料,以增强热隔离.
• 进行了晶圆尺度测量,比较了在在绝缘体 (SOI) 晶圆上的64个网格上的切割和非切割设备.

主要成果:

• 在调效率方面取得了显著的改进:微盘调制器的~5倍,马赫-泽恩德干扰仪 (MZI) 相移器的40倍.
• 演示了首个晶圆尺度下切割与非切割光子设备的比较.
• 在整个300毫米晶圆上观察到高度均的性能,表明产量高和可扩展性.

结论:

• 热切割过程大大提高了光子设备的热隔离和调效率.
• 这一过程对于具有高产量的大型光子电路具有可扩展性,为低功耗光子系统铺平了道路.
• 分析了下切沟口的几何形状,以了解其对设备调节效率的影响.