Veeco et imec développent un processus compatible 300 mm pour permettre l'intégration du titanate de baryum dans la photonique en silicium

Photo du système d'oxyde Veeco 300 mm pour la croissance hybride-MBE BTO sur épitaxie de silicium. / Photos du système d'oxyde Veeco 300 mm pour la croissance hybride-MBE BTO sur épitaxie de silicium.

Image en coupe transversale d'une image par microscopie électronique en transmission de l'hétérostructure BaTiO3/SrTiO3/Si(001) avec des agrandissements par microscopie à haute résolution et microscopie à force atomique en encadré.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq : VECO) et imec ont annoncé qu'ils avaient développé conjointement un processus de 300 mm adapté à la production de masse, permettant l'intégration de Barium Titanate (BaTiO3 ou BTO) sur une plateforme photonique en silicium. Le BTO est un matériau prometteur aux propriétés électro-optiques uniques, pouvant être utilisé pour une modulation lumineuse rapide et à faible consommation dans de nouvelles applications telles que les transceivers optiques à haute vitesse, les ordinateurs quantiques, la détection et la télémétrie par lumière (LiDAR), ainsi que les applications AR/VR. Par le passé, les approches d'intégration du BTO avaient rencontré des difficultés à atteindre les objectifs de coût souhaités pour rendre sa fabrication de masse rentable. Veeco a désormais livré son premier système de clusters basé sur l'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE), ce qui constitue une étape importante dans le partenariat entre Veeco et imec, ainsi que dans leur engagement à améliorer la performance des plateformes photonique en silicium. La nouvelle plateforme de 300 mm est conçue pour l'épitaxie de couches minces monocristallines de BaTiO3 sur silicium et est disponible avec des solutions MBE fixes ou hybrides. Grâce à l'intégration de ces techniques de croissance alternatives, le système sera capable de réaliser des dépôts de BTO sur Si avec une meilleure reproductibilité et à un coût inférieur à celui des procédés MBE classiques.

Le marché des transceivers optiques pour la communication de données devrait passer de 2,9 milliards de dollars en 2024 à 13,1 milliards de dollars en 2030. Cependant, pour atténuer les inconvénients des technologies actuelles de modulateurs en silicium, notamment la consommation électrique élevée, les problèmes de performance (vitesse, tension de commande) et l'encombrement, l'introduction de nouveaux matériaux électro-optiques comme le BTO sera essentielle pour la photonique en silicium. Actuellement, il n'existe aucune solution commerciale compatible avec la production pour la fabrication de ces matériaux. En collaboration avec Veeco, imec répond désormais à ce besoin industriel en développant des solutions à l'échelle permettant l'intégration de matériaux tels que le BaTiO3 et le SrTiO3 sur une plateforme en silicium de 300 mm.

« Au cours des quatre dernières années, imec et Veeco ont travaillé ensemble au développement de procédés innovants pour le BaTiO3 sur silicium, comparant à la fois les propriétés matérielles et électro-optiques afin de définir une stratégie adaptée pour le développement de solutions de fabrication à grande échelle », explique Clément Merckling, directeur scientifique chez imec. « Avec l'introduction de la première solution MBE de ce type par Veeco, nous étendons nos capacités d'intégration hétérogène de matériaux électro-optiques au-delà du silicium et renforçons notre offre R&D pour nos partenaires actuels et futurs, intéressés par la recherche et le développement de prototypes pour la technologie photonique en silicium de prochaine génération », ajoute Joris Van Campenhout, Fellow chez imec et directeur du programme Optical I/O.

« Ce partenariat avec imec constitue une avancée significative pour l'industrie de la MBE, la communication de données et la production d'ordinateurs quantiques », explique Matthew Marek, directeur principal du marketing pour la ligne de produits MBE chez Veeco. « Jusqu'à présent, la fabrication par MBE était considérée comme lente et coûteuse. Cependant, les nouvelles avancées matérielles, validées par notre équipe en collaboration avec imec, font de la MBE une solution économique adaptée aux usines de semi-conducteurs. Nous sommes ravis de collaborer avec nos deux entreprises pour démontrer un processus de production de BTO reproductible à grande échelle. Nous pensons que ces efforts nous aideront à atteindre notre objectif commun de faire progresser la photonique BTO pour un avenir meilleur et plus respectueux de l'environnement. »