Veeco e imec sviluppano un processo compatibile con 300 mm per consentire l'integrazione di titanato di bario nella fotonica di silicio

Foto del sistema di ossido Veeco da 300 mm per Hybrid-MBE BTO su epitassia di silicio.

Immagine in sezione trasversale di una ripresa TEM della struttura eterostrutturale BaTiO3/SrTiO3/Si(001) con ingrandimenti di dettaglio tramite microscopia ad alta risoluzione e microscopia a forza atomica. / Immagine in sezione trasversale di una ripresa di microscopia elettronica a trasmissione della struttura eterostrutturale BaTiO3/SrTiO3/Si(001) con immagini ingrandite ad alta risoluzione e di microscopia a forza atomica in inserto.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq: VECO) e imec hanno annunciato di aver sviluppato insieme un processo da 300 mm adatto alla produzione di massa, che consente l'integrazione di Bario-Titanato (BaTiO3 o BTO) su una piattaforma fotonica in silicio. Il BTO è un materiale promettente con proprietà elettro-ottiche uniche, che può essere utilizzato per la modulazione rapida e a basso consumo di energia della luce in nuove applicazioni come transceiver ottici ad alta velocità, computer quantistici, rilevamento e misurazione della luce (LiDAR) e applicazioni AR/VR. In passato, gli approcci all'integrazione di BTO avevano incontrato difficoltà nel raggiungimento degli obiettivi di costo desiderati, rendendolo redditizio per la produzione di massa. Veeco ha ora consegnato il suo primo sistema a cluster basato su epitassia a fascio molecolare (MBE), segnando un traguardo importante nella partnership tra Veeco e imec e nel loro impegno per migliorare le capacità delle piattaforme fotoniche in silicio. La nuova piattaforma da 300 mm è progettata per l'epitassia di sottili cristalli monolitici di BaTiO3 su silicio ed è disponibile sia con soluzioni di epitassia a fascio molecolare (MBE) fisse che ibride. Integrando queste tecniche di crescita alternative, il sistema sarà in grado di effettuare depositi di BTO su silicio con una riproducibilità migliorata e a costi inferiori rispetto ai metodi MBE tradizionali.

Il mercato dei transceiver ottici per la comunicazione dati dovrebbe crescere da 2,9 miliardi di dollari nel 2024 a 13,1 miliardi di dollari nel 2030. Tuttavia, per mitigare gli svantaggi delle attuali tecnologie di modulazione in silicio, tra cui elevato consumo energetico, problemi di prestazioni (velocità, tensione di pilotaggio) e ingombro, sarà di fondamentale importanza l'introduzione di nuovi materiali elettro-ottici come il BTO nella fotonica in silicio. Attualmente, non esiste una soluzione commerciale compatibile con la produzione per la realizzazione di questi materiali. In collaborazione con Veeco, imec sta rispondendo a questa esigenza industriale sviluppando soluzioni scalabili che consentano l'integrazione di materiali come BaTiO3 e SrTiO3 su una piattaforma in silicio da 300 mm.

„Negli ultimi quattro anni, imec e Veeco hanno lavorato insieme allo sviluppo di metodi innovativi per il BTO su silicio, confrontando sia le proprietà dei materiali che quelle elettro-ottiche, al fine di definire una strategia adeguata per lo sviluppo di soluzioni di produzione su larga scala“, spiega Clement Merckling, direttore scientifico di imec. „Con l'introduzione della prima soluzione MBE di questo tipo da parte di Veeco, ampliamo le nostre capacità di integrazione eterogenea di materiali elettro-ottici oltre il silicio e rafforziamo la nostra offerta di R&S per partner attuali e nuovi interessati alla ricerca e allo sviluppo di prototipi di tecnologie fotoniche in silicio di nuova generazione“, aggiunge Joris Van Campenhout, Fellow di imec e Direttore del Programma Optical I/O.

„Questa partnership con imec rappresenta un progresso significativo per l'industria MBE, la comunicazione dati e la produzione di computer quantistici“, spiega Matthew Marek, Direttore Senior del Marketing per la linea di prodotti MBE di Veeco. „Finora, il processo MBE era considerato lento e costoso. Tuttavia, le nuove innovazioni hardware, validate dal nostro team in collaborazione con imec, rendono l'MBE una soluzione economica adatta alle fabbriche di semiconduttori. Siamo entusiasti della collaborazione tra le nostre aziende per dimostrare un processo di produzione BTO ripetibile su larga scala. Crediamo che questi sforzi ci aiuteranno a raggiungere il nostro obiettivo comune di fare progressi rivoluzionari nei modulatori fotonici BTO, per un futuro migliore e più sostenibile.