歐盟PLAT4M項目硅光子最新進展分析

　　ICCSZ訊   法國CEA-Leti公司和其歐洲FP7項目PLAT4M伙伴宣布，已經(jīng)建造3個硅光子技術(shù)平臺，創(chuàng)建者是PLAT4M成員：Leti、比利時微電子研究中心(IMEC)和意法半導體(STM icroelectronics)。創(chuàng)建器件包括相干光束合成器和若干熱調(diào)諧無源和有源組件。2013年啟動的4年P(guān)LAT4M項目，旨在建立一個基于歐洲的硅光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，以加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。PLAT4M項目得到歐洲委員會1020萬歐元的資助。

　　(1)IMEC建成200mm硅光子技術(shù)平臺

　　在PLAT4M項目支持下，IMEC建立成熟的基于200mm基板的硅光子平臺。該平臺基于絕緣體上硅(SOI)襯底，在2000nm厚隱埋氧化物上生長厚220nm晶硅。項目執(zhí)行過程中，已經(jīng)微調(diào)現(xiàn)有制造工藝和流程，所有光學構(gòu)建模塊(耦合器、波導、移相器、探測器)有穩(wěn)定和可重復性能。PLAT4M項目合作伙伴泰利斯(Thales)、保利泰克(Polytec)和荷蘭應用科學研究院(TNO)已經(jīng)使用該技術(shù)。在200mm平臺上，IMEC已經(jīng)利用193nm浸沒式光刻掃描儀拓展先進光刻技術(shù)。完全蝕刻波導顯示較低傳輸損耗(0.6dB/cm)，具有優(yōu)良晶圓內(nèi)線寬控制(450nm寬波導標準偏差小于3nm)和亞100nm特征。可制備深亞納米波長波導，無需使用電子束光刻。

　　(2)IMEC和Thales研制相干光束合成技術(shù)

　　使用IMEC平臺，泰利斯公司演示激光相干光束合成(CBC)。此演示目的是生產(chǎn)高功率、高能量激光源，用于傳感、工業(yè)或基礎物理。CBC原理是通過使用大量放大器和輸出光束的相干疊加來超越單激光發(fā)射器的限制(通常是光纖放大器)。相干疊加需要鎖定所有放大通道的相位。通道數(shù)量非常大(從幾十到幾千)，此合成技術(shù)對工業(yè)產(chǎn)品應用來說是關(guān)鍵技術(shù)。第一代PLAT4M CBC演示器，是由Tyndall UCC公司封裝，包括1-16信道分路器樹，加上16個獨立熱相位調(diào)制器。CBC實驗證明16個1.55μm 波長光束已成功相干合成。

　　(3)Leti 開發(fā) 200mm SOI 光子平臺

　　Leti已經(jīng)開發(fā)出基于200mmSOI晶圓的新光子平臺。此工藝提供多層級硅結(jié)構(gòu)，可設計具有熱調(diào)諧能力的各種無源和有源器件(例如調(diào)制器和光電二極管)。2個鋁銅層可用于路由。工藝設計套件(PDK)可用于電路設計，多項目晶圓(MPW)服務將在2016年實施。Leti已經(jīng)驗證光電器件的最先進特性：單模波導插入損耗小于2dB/cm，多模器件插入損耗小于0.2dB/cm。

　　鍺光電二極管帶寬大于30GHz時響應率大于0.75A/W。Mach-Zehnder調(diào)制器在2V工作電壓E/O帶寬大于25GHz時VpLp范圍為2V.cm。此外，Leti和III-V實驗室使用晶片鍵合技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)出硅上集成混合Ⅲ-Ⅴ激光器和電吸收調(diào)制器(EAM)?；旌霞す馄鞴ぷ髟趩文７绞?，EAM驅(qū)動電壓低于2V時消光比高于20dB。清晰眼圖已經(jīng)實現(xiàn)比特率 25Gbit/s，證實有巨大電信應用潛力。

　　(4)意法半導體開發(fā)300mm硅光子平臺

　　此項目中，意法半導體開發(fā)了一個300mm硅光子平臺，將被用作概念驗證的研發(fā)工具。這項技術(shù)名為“數(shù)據(jù)通信高級光子納米環(huán)境”(DAPHNE)，是專為評估示范用新設備和子系統(tǒng)而設計。DAPHNE 是一個適應研發(fā)需求的柔性平臺，通過開發(fā)此平臺，意法半導體使用陣列波導光柵、階梯光柵、級聯(lián)馬赫-策德爾干涉儀和側(cè)面耦合集成諧振器間隔序列，證實波分多路復用(WDM)解決方案。有些配置是專為100GBASE-LR4標準設計，實驗表征結(jié)果表明帶內(nèi)平坦度2nm時插入損耗小于0.5dB，信道串音高于25dB。此外，利用65nm節(jié)點技術(shù)，與光學器件相連接的接收機和發(fā)射機模塊的傳輸速率28Gbit/s得到驗證。

　　(5)其他光電研究進展

　　此外，巴黎南方大學已經(jīng)理論研究了不同移相器和光電探測器的時間效率和精確建模行為。明導(Mentor Graphics)公司和鳳凰軟件公司作為合作伙伴，改進了相位感知路由和工具互操作性。作為以明導公司能力平臺為基礎的新技術(shù)結(jié)果，驗證和可制造性都達到行業(yè)要求標準。明導公司能力平臺提供布局與原理圖比較、光子規(guī)則檢查和曲線意識設計規(guī)則檢查。掩模制備也在改進，具有更好的圖案密度控制和掩模修正。

　　PLAT4M包括15個歐洲研發(fā)機構(gòu)和CMOS公司，設計和封裝行業(yè)與研究機構(gòu)，以及不同應用領域的最終用戶，以打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。