Imec rassemble ses forces avec Sivers Photonics et ASM AMICRA pour accélérer l'intégration hybride de lasers et d'amplificateurs InP dans la photonique sur silicium

La précision d'alignement des lasers après le collage est inférieure à 500 nm dans les dimensions x et y. / La précision d'alignement post-collage des lasers est inférieure à 500 nm dans les deux dimensions x et y.

DFB-Laserchips, gebondet auf einen 300-mm-Silizium-Photonik-Wafer. /

Puces laser DFB, collées sur une plaquette de photonique en silicium de 300 mm.

Puces laser DFB collées sur une plaquette de photonique en silicium de 300 mm. / DFB laser dies bonded onto a 300mm silicon photonics wafer.

Cette semaine, imec, un centre de recherche et d'innovation mondialement reconnu dans le domaine de la nanoélectronique et des technologies numériques, annonce, en collaboration avec Sivers Photonics (anciennement CST Global et filiale de Sivers Semiconductors), un fabricant britannique de masse de semi-conducteurs III-V pour la photonique, et ASM AMICRA Microtechnologies, un fournisseur mondial d'installations de fixation de puces ultra-précises, la réussite de l'intégration à l'échelle wafer de lasers en Indium Phosphide (InP) avec rétroaction distribuée (DFB) sur la plateforme InP100 de Sivers, intégrée à la plateforme de photonique sur silicium (iSiPP) d'imec. Avec le dernier outil de collage par flip-chip NANO d'ASM AMICRA, les diodes laser InP-DFB ont été assemblées avec une précision d'alignement de 500 nm sur un wafer de photonique sur silicium de 300 mm, permettant une injection reproductible de plus de 10 mW de puissance laser dans les guides d'onde en nitrure de silicium sur le wafer de photonique sur silicium. Soutenu par ses partenaires, imec proposera cette technologie plus tard en 2021 sous forme de service de prototypage, accélérant ainsi l'utilisation de la photonique sur silicium dans une variété d'applications, allant des connexions optiques au LiDAR, en passant par la détection biomédicale.

De nombreux systèmes de photonique sur silicium dépendent encore aujourd'hui de sources lumineuses externes, car il n'existe pas de sources lumineuses efficaces intégrées sur la puce. Le silicium lui-même n'émet pas efficacement de la lumière, c'est pourquoi les sources lumineuses à base de semi-conducteurs III-V, comme l'Indium Phosphide (InP) ou le Gallium Arsenide (GaAs), sont généralement implémentées en tant que composants séparés. Cependant, ces lasers hors puce présentent souvent des pertes de couplage plus élevées, une empreinte physique importante et des coûts d'emballage élevés.

En collaboration avec ses partenaires Sivers et ASM AMICRA, imec étend ses services de prototypage en photonique sur silicium avec l'intégration par flip-chip de lasers et d'amplificateurs InP de haute précision. Lors de la phase de développement récemment achevée, des lasers InP-DFB en bande C, alignés avec une précision très élevée de moins de 500 nm (valeur trois sigma), ont été passivement alignés et assemblés par flip-chip sur un wafer de photonique en silicium de 300 mm, conduisant à des puissances laser couplées dans les guides d'onde intégrés dépassant 10 mW. Au cours du second semestre 2021, le portefeuille d'intégration hybride sera complété par des amplificateurs optiques semi-conducteurs (Reflective Semiconductor Optical Amplifiers, RSOA), qui exploiteront la capacité de la technologie Sivers InP100 à s'intégrer et la précision exceptionnelle de l'alignement lors du collage par ASM AMICRA NANO. Cette capacité permettra la fabrication de sources laser avancées avec résonateur externe, nécessaires pour de nouvelles applications de communication optique et de détection, et sera disponible début 2022.

Joris van Campenhout, directeur du programme Optical I/O chez imec : "Nous sommes très heureux de collaborer avec Sivers Photonics et ASM AMICRA pour étendre notre plateforme de photonique sur silicium avec des sources laser hybrides intégrées et des amplificateurs. Cette fonctionnalité supplémentaire permettra à nos clients communs de développer et de prototyper des circuits photonique intégrés (PIC) avancés, dont les capacités dépassent de loin ce que nous proposons aujourd'hui, dans des domaines clés tels que la transmission de données, les télécommunications et la détection."

Billy McLaughlin, directeur général de Sivers Photonics : "Nous sommes ravis de travailler avec imec et ASM AMICRA sur le développement de composants photonique intégrés avancés. La disponibilité de sources laser en InP, développées et fabriquées sur notre plateforme de fabrication InP100, favorisera l'utilisation de circuits photonique sur silicium pour une multitude d'applications commerciales."

Dr Johann Weinhändler, directeur général d'ASM AMICRA : "Notre expertise en assemblage de haute précision se complète parfaitement avec celle de tous nos partenaires. Avec le collage automatisé et ultra-précis par flip-chip, la voie est ouverte à la fabrication en volume de ces modules hybrides."