Imec bundelt seine Kräfte mit Sivers Photonics und ASM AMICRA, um die Hybridintegration von InP-Lasern und -Verstärkern in die Silizium-Photonik zu beschleunigen

De uitlijningsnauwkeurigheid van de lasers na het verbinden ligt binnen 500 nm in zowel de x- als de y-richting.

DFB-Laserchips, gebondet auf einen 300-mm-Silizium-Photonik-Wafer. / DFB-laserchips gebonden op een 300 mm siliconen fotonica wafer.

DFB-Laserchips gebondet auf einem 300-mm-Silizium-Photonik-Wafer. / DFB-Laserchips bonded onto a 300mm silicon photonics wafer.

Deze week kondigen imec, een wereldwijd toonaangevend onderzoeks- en innovatiecentrum voor nano-elektronica en digitale technologieën, samen met Sivers Photonics (voorheen CST Global en een dochteronderneming van Sivers Semiconductors), een in het Verenigd Koninkrijk gevestigde grootschalige fabrikant van III-V-verbindingshalbleiders voor fotonische producten, en ASM AMICRA Microtechnologies, een wereldwijd toonaangevende leverancier van ultraprécieze Die-Attach-systemen, de succesvolle wafer-scale-integratie aan van Indium-Fosfide (InP)-lasers met gedistribueerde feedback (DFB) op het Sivers InP100-platform naar het imec's Silicon Photonics-platform (iSiPP). Met het nieuwste NANO-Flip-Chip-bonding-instrument van ASM AMICRA werden de InP-DFB-laserdiodes met een uitlijningsnauwkeurigheid van 500 nm op een 300-mm siliconen fotonicawafer gebonden, wat een reproduceerbare inkoop van meer dan 10 mW laservermogen in de siliciumnitrid-golflijnen op de siliconen fotonicawafer mogelijk maakt. Ondersteund door haar partners zal imec deze technologie later in 2021 als prototyping-service aanbieden en zo de toepassing van siliconen fotonica in een breed scala van toepassingen, van optische verbindingen tot LiDAR en biomedische sensortechnologie, versnellen.

Veel siliconen fotonicasystemen zijn vandaag nog afhankelijk van externe lichtbronnen, omdat er geen efficiënte on-chip lichtbronnen bestaan. Siliconen zelf zendt geen licht efficiënt uit, daarom worden lichtbronnen uit III-V-halbleiders, zoals Indium-Fosfide (InP) of Gallium-Arsenide (GaAs), gewoonlijk als aparte gehuisveste componenten geïmplementeerd. Deze off-chip lasers vertonen echter vaak hogere koppelfouten, een grote fysieke voetafdruk en hoge verpakkingskosten.

Samen met haar partners Sivers en ASM AMICRA breidt imec haar diensten op het gebied van siliconen fotonica-prototyping uit met de uiterst precieze flip-chip-integratie van InP-lasers en -versterkers. In de recent afgesloten ontwikkelingsfase werden C-band InP-DFB-lasers met zeer hoge uitlijningsnauwkeurigheid binnen 500 nm (drie sigma-waarde) passief uitgelijnd en op 300 mm siliconen fotonicawafer flip-chip gebonden, wat leidt tot reproduceerbare on-chip golflijn-gekoppelde laserprestaties van meer dan 10 mW. In de tweede helft van 2021 wordt het hybride integratieportfolio uitgebreid met optische halfgeleiderversterkers (Reflective Semiconductor Optical Amplifiers, RSOA), die de mogelijkheid van de Sivers InP100-technologie voor etsen en de uitstekende uitlijningsnauwkeurigheid van het bondingproces van ASM AMICRA benutten. Deze mogelijkheid zal geavanceerde laserbronnen met externe resonatoren mogelijk maken, zoals vereist voor nieuwe optische verbindingen en sensorapplicaties, en zal begin 2022 beschikbaar zijn.

Joris van Campenhout, Programmadirecteur Optical I/O bij imec: "We kijken erg uit naar de samenwerking met Sivers Photonics en ASM AMICRA om ons siliconen fotonica-platform uit te breiden met hybride geïntegreerde laserbronnen en versterkers. Deze aanvullende functionaliteit stelt onze gezamenlijke klanten in staat om geavanceerde fotonische geïntegreerde schakelingen (PICs) te ontwikkelen en te prototypen, waarvan de mogelijkheden veel verder gaan dan wat we vandaag kunnen aanbieden, in belangrijke gebieden zoals datatransmissie, telecommunicatie en sensortechnologie."

Billy McLaughlin, CEO van Sivers Photonics: "We kijken ernaar uit om samen met imec en ASM AMICRA te werken aan de ontwikkeling van geavanceerde geïntegreerde fotonische componenten. De beschikbaarheid van InP-laserbronnen, ontwikkeld en geproduceerd op ons InP100-fabricageplatform, zal het gebruik van siliconen fotonica-chips voor een breed scala aan commerciële toepassingen stimuleren."

Dr. Johann Weinhändler, CEO van ASM AMICRA: "Onze kracht in uiterst precieze assemblage sluit naadloos aan bij de expertise van alle partners. Met de geautomatiseerde en uiterst precieze flip-chip-bonding ligt de weg open voor grootschalige productie van deze hybride modules."