Imec完成InP激光器和放大器的硅光子混合集成

  ICC讯(编译：Aiur) 近日，世界领先的微纳电子和数字技术研究与创新中心，比利时Imec(微电子研究中心)携手英国III-V族化合物半导体大型制造商Sivers Photonics和超高精度贴片设备工艺供应商ASM AMICRA Microtechnologies，宣布成功实现了磷化铟(InP)分布式反馈(DFB)激光器(由Sivers InP100平台提供)在Imec硅光子学平台(iSiPP)上的晶圆级集成。

激光二极管贴片在一个300mm硅光子晶圆 图源：Imec

  同时，这次合作还使用了ASM AMICRA公司的NANO倒装芯片(Flip chip)贴合工具，让InP DFB激光二极管以500nm的对准精度贴合在一个300mm硅光子学晶圆上，使大于10mW的激光功率可重复耦合到硅光子晶圆上的氮化硅波导中。得益于合作伙伴的支持，Imec将在2021年下半年以协议服务提供这项技术，加速硅光子学技术在光互联、LiDAR和生物传感等广泛应用的商用化部署。

  当前，市面上的许多硅光子系统仍然依赖外部光源，这是由于片上光源效率的不足。硅材料本身不能有效发光，因此，III-V族半导体光源，例如磷化铟(InP)或砷化镓(GaAs)可以采用典型的分立封装器件形式进行补充。但是，片外激光会经常遇到更高的耦合损耗、大型的物理尺寸和高昂的封装成本。

激光键合后的对准精度在x和y维度上均达到500纳米 图源：Imec

  经过与Sivers和ASM AMICRA的共同努力，Imec成功扩展了硅光子协议服务，包括高精度的InP激光器和放大器flip-chip集成能力。在近期完成的开发阶段中，C波段InP DFB激光器以无源对准和flip-chip方式贴合在300mm硅光子晶圆上，并拥有500nm(3个西格玛价值)内的超高度对准精度，这代表片上波导的耦合激光功率超过10mW。预计在2021年下半年，混合集成产品组合将新增反射式半导体光放大器(RSOA)，其利用Sivers公司InP100平台技术的刻蚀端面能力和ASM AMICRA公司NANO高级贴合对准精度。这项能力将实现高端的外腔激光光源，这类光源在光互连和传感等应用领域存在巨大需求，预计在2022上半年进入产品化。

激光二极管贴片在一个300mm硅光子晶圆 图源：Imec

  Imec光学I/O项目主管Joris van Campenhout表示：“我们非常高兴能够携手Sivers Photonics和ASM AMICRA公司一同将混合集成激光光源和放大器纳入硅光子学平台。这些新型成果将使我们的参与客户享受拥有超越今日能力的先进光子集成电路(PIC)服务，这些能力在数据通信、电信和传感关键领域有重大作用。”

  Sivers Photonics管理主管Billy McLaughlin表示：“我们很高兴与imec和ASM AMICRA合作开发先进的集成光子元件。在InP100 制造平台上设计和制造的 InP激光源的可用性将促进PIC在各类应用的部署。”

  ASM AMICRA管理主管Johann Weinh?ndler博士表示：“我们在高精度贴装方面的优势与所有合作伙伴的专业知识无缝互补。借助自动化和超精密倒装芯片键合，这些混合元件的大批量制造之路是可行的。”