A Veeco és az imec egy 300 mm-es kompatibilis folyamatot fejlesztenek, hogy lehetővé tegyék a báriumtitanát integrációját a szilícium fotonikába

Fotó a Veeco 300 mm-es oxidációs rendszeréről a hibrid-MBE BTO-hoz szilícium epitaxián. / Photos of the Veeco 300mm oxide system for hybrid-MBE BTO on Silicon epitaxy.

TEM-átkép egy BaTiO3/SrTiO3/Si(001) heterostruktúra keresztmetszetéről, nagyfelbontású mikroszkópiával és rácsállandó mikroszkópiával készült kivágott nagyításokkal. / Keresztmetszeti transmissziós elektronmikroszkópia kép a BaTiO3/SrTiO3/Si(001) heterostruktúráról, beillesztett nagyfelbontású mikroszkópiás és atomerőmikroszkópos képekkel.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq: VECO) és az imec bejelentette, hogy közösen kifejlesztettek egy 300 mm-es folyamatot, amely alkalmas tömegtermelésre, és lehetővé teszi a Báriumtitanát (BaTiO3 vagy BTO) integrálását egy szilícium-fotonikai platformon. A BTO egy ígéretes anyag egyedi elektrooptikai tulajdonságokkal, amely gyors és energiahatékony fénymodulációra használható új alkalmazásokban, mint például nagysebességű optikai transzceiverek, kvantum számítógépek, fényérzékelés és -távolságmérés (LiDAR), valamint AR/VR alkalmazások. Korábban a BTO integrációjára irányuló megközelítések nehézségekbe ütköztek a kívánt költségcélok elérésében, hogy az tömegtermelésben is nyereséges legyen. A Veeco most leszállította első, molekulasugár-epitaxison (MBE) alapuló klaszter rendszerét, ami jelentős mérföldkő a Veeco és az imec közötti partnerségben, valamint elkötelezettségükben a szilícium-fotonikai platformok teljesítményének növelése érdekében. Az új, 300 mm-es platform a BaTiO3 egyszikrészecske-epitaxiára van tervezve szilíciumon, és mind szilárd, mind hibrid molekulasugár-epitaxiós (MBE) megoldásokkal elérhető. Az alternatív növekedési technikák integrálásával a rendszer képes lesz BTO-on-Si rétegek leválasztására, javított reprodukálhatósággal és alacsonyabb költségekkel, mint a hagyományos MBE eljárások.

Az optikai transzceiverek piaca az adatkommunikációban várhatóan 2,9 milliárd dollárról 13,1 milliárd dollárra növekszik 2024-től 2030-ig. Azonban a jelenlegi szilícium-modulátor technológiák hátrányainak, mint például a magas energiafogyasztás, teljesítményproblémák (sebesség, vezérlőfeszültség) és helyigény csökkentése érdekében döntő lesz az új elektrooptikai anyagok, például a BTO bevezetése a szilícium-fotonikába. Jelenleg nincs kereskedelmi forgalomban elérhető, gyártásilag kompatibilis megoldás ezeknek az anyagoknak a gyártására. Az együttműködésben a Veeco-vel az imec most kielégíti ezt az ipari igényt, és skálázható megoldásokat fejleszt, amelyek lehetővé teszik olyan anyagok, mint a BaTiO3 és SrTiO3 integrálását egy 300 mm-es szilícium platformon.

„Az elmúlt négy évben az imec és a Veeco közösen dolgozott a BaTiO3-on-Si alapuló új módszerek fejlesztésén, összehasonlítva az anyag- és elektrooptikai tulajdonságokat, hogy meghatározzák a nagy volumenű gyártási megoldások további fejlesztésének megfelelő stratégiáját” – magyarázza Clement Merckling, az imec tudományos igazgatója. „Az első, Veeco által gyártott MBE megoldás bevezetésével bővítjük képességeinket az elektrooptikai anyagok heterogén integrációjában a Si-n túl, és erősítjük K+F kínálatunkat a jelenlegi és új partnerek számára, akik a szilícium-fotonika következő generációjának kutatásával és prototípus fejlesztésével foglalkoznak” – tette hozzá Joris Van Campenhout, az imec munkatársa és Optical I/O Program igazgatója.

„Ez a partnerség az imec-kel jelentős lépés az MBE-ipar, az adatkommunikáció és a kvantumszámítógép-gyártás számára” – magyarázza Matthew Marek, a Veeco MBE termékcsalád marketing igazgatója. „Eddig az MBE feldolgozást lassúnak és drágának tartották. Az általunk és az imec közösen validált új hardverfejlesztések azonban gazdaságos megoldássá teszik az MBE-t, amely alkalmas félvezetőgyárak számára. Örömmel dolgozunk együtt, hogy demonstráljuk a BTO gyártási folyamat ismételhetőségét nagy tételben. Bízunk benne, hogy ez az együttműködés segít elérni közös célunkat, hogy áttörő eredményeket érjünk el a BTO-fotonikai modulátorok terén, hozzájárulva egy jobb és környezetbarátabb jövőhöz.”