Veeco a imec vyvíjejí proces kompatibilní s 300 mm, který umožní integraci titaničitan barya do silikonové fotoniky

Fotografie systému Veeco 300 mm oxid pro hybridní MBE BTO na epitaxi křemíku. / Photos of the Veeco 300mm oxide system for hybrid-MBE BTO on Silicon epitaxy.

Průřezový obrázek z TEM snímku heterostruktury BaTiO₃/SrTiO₃/Si(001) s výřezy zvětšení pomocí vysoce rozlišující mikroskopie a skenovacího atomárního mikroskopu. / Cross-sectionální snímek z transmisní elektronové mikroskopie heterostruktury BaTiO₃/SrTiO₃/Si(001) s obrázky s vysokým rozlišením a mikroskopie atomárního síťování v vloženém obrázku.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq: VECO) a imec oznámily, že společně vyvinuly vhodný proces pro masovou výrobu 300mm, který umožňuje integraci barytitanátu (BaTiO3 nebo BTO) na platformě silikonové fotoniky. BTO je slibný materiál s jedinečnými elektrooptickými vlastnostmi, který může být použit pro rychlou a úspornou modulaci světla v nových aplikacích, jako jsou vysokorychlostní optické transceivery, kvantové počítače, detekce a měření světla (LiDAR) či AR/VR aplikace. V minulosti měly přístupy k integraci BTO potíže s dosažením požadovaných nákladových cílů, aby byla výroba hromadná a ekonomická. Veeco nyní dodalo svůj první systém založený na molekulární epitaxi (MBE), což představuje významný milník ve spolupráci mezi Veeco a imec a jejich závazku ke zvýšení výkonu platformy silikonové fotoniky. Nová platforma s rozměrem 300 mm je určena pro epitaxi monokrystalických vrstev BaTiO3 na siliconu a je dostupná jak s pevným, tak s hybridním řešením molekulární epitaxe (MBE). Díky integraci těchto alternativních technik růstu bude systém schopen provádět vrstvení BTO na Si s lepší reprodukovatelností a za nižší náklady než u tradičních metod MBE.

Trh optických transceiverů pro datovou komunikaci pravděpodobně vzroste z 2,9 miliard USD v roce 2024 na 13,1 miliard USD v roce 2030. Aby však bylo možné zmírnit nevýhody současných silikónových modulátorů, včetně vysoké spotřeby energie, problémů s výkonem (rychlost, řídicí napětí) a velikosti, bude klíčové zavedení nových elektrooptických materiálů, jako je BTO, do silikonové fotoniky. V současnosti neexistuje žádné komerčně dostupné, výrobně kompatibilní řešení pro výrobu těchto materiálů. Veeco ve spolupráci s imec nyní reaguje na tento průmyslový požadavek a vyvíjí škálovatelná řešení, která umožní integraci materiálů jako BaTiO3 a SrTiO3 na 300mm platformě s siliconem.

„Během posledních čtyř let spolu imec a Veeco pracovali na vývoji nových metod pro BaTiO3 na Si a porovnávali jak materiálové, tak elektrooptické vlastnosti, aby definovali vhodnou strategii pro další rozvoj velkosériové výroby,“ vysvětluje Clement Merckling, vědecký ředitel ve společnosti imec. „S uvedením prvního řešení MBE svého druhu od Veeco rozšiřujeme naše schopnosti v oblasti heterogenní integrace elektrooptických materiálů mimo Si a posilujeme naši výzkumnou a vývojovou nabídku pro současné i nové partnery, kteří se zajímají o výzkum a prototypové vývoje technologií silikonové fotoniky příští generace,“ dodává Joris Van Campenhout, Fellow ve společnosti imec a ředitel programu Optical I/O.

„Toto partnerství s imec je významným pokrokem pro odvětví MBE, datovou komunikaci a výrobu kvantových počítačů,“ vysvětluje Matthew Marek, senior ředitel marketingu pro produktovou řadu MBE ve společnosti Veeco. „Doposud byla technologie MBE považována za pomalou a drahou. Nové hardwarové inovace, které náš tým ověřil ve spolupráci s imec, však činí MBE ekonomickým řešením vhodným pro polovodičové továrny. Těšíme se na spolupráci našich společností při demonstraci opakovatelného výrobního procesu BTO pro velké objemy. Předpokládáme, že tyto snahy nám pomohou dosáhnout našeho společného cíle – průlomových pokroků v BTO fotonických modulátorech pro lepší a ekologičtější budoucnost.“