Veeco en imec ontwikkelen een 300-mm compatibel proces om de integratie van Bariumtitaan in siliciumfotonica mogelijk te maken

Foto van het Veeco 300-mm-oxidatiesysteem voor hybride-MBE BTO op silicium-epitaxie. / Photos of the Veeco 300mm oxide system for hybrid-MBE BTO on Silicon epitaxy.

Doorsnede van een TEM-opname van de BaTiO3/SrTiO3/Si(001)-heterostructuur met uitsnedevergrotingen door middel van hoogresolutie-microscopie en rasterkrachtmicroscopie. / Cross-sectionele transmissie-elektronenmicroscoopafbeelding van de BaTiO3/SrTiO3/Si(001)-heterostructuur met micrografie en rasterkrachtmicrografie in de uitsnede.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq: VECO) en imec kondigden aan dat ze gezamenlijk een 300-mm-proces hebben ontwikkeld dat geschikt is voor massaproductie en de integratie van Bariumtitanaat (BaTiO3 of BTO) op een silicium-Photonica-platform mogelijk maakt. BTO is een veelbelovend materiaal met unieke elektrooptische eigenschappen dat kan worden gebruikt voor snelle en energiezuinige lichtmodulatie in nieuwe toepassingen zoals hogesnelheid-Optische transceivers, quantumcomputers, lichtdetectie en -afstandmeting (LiDAR) en AR/VR-toepassingen. In het verleden hadden benaderingen voor de integratie van BTO moeite om de gewenste kostendoelstellingen te behalen, waardoor het niet rendabel was voor massaproductie. Veeco heeft nu zijn eerste op Moleculaire Strahlepitaxie (MBE) gebaseerde clustersysteem geleverd, wat een belangrijke mijlpaal betekent in de samenwerking tussen Veeco en imec en hun inzet om de prestaties van silicium-Photonica-platforms te verbeteren. Het nieuwe 300-mm-platform is ontworpen voor de epitaxie van BaTiO3-kristallijne dunne lagen op silicium en is beschikbaar met zowel vaste als hybride MBE-oplossingen. Door de integratie van deze alternatieve groeitechnieken zal het systeem in staat zijn om BTO-op-Si-afzettingen uit te voeren met verbeterde reproduceerbaarheid en tegen lagere kosten dan bij traditionele MBE-processen.

De markt voor optische transceivers voor datacommunicatie zal naar verwachting groeien van 2,9 miljard dollar in 2024 tot 13,1 miljard dollar in 2030. Om echter de nadelen van de huidige siliciummodulatortechnologieën, waaronder hoog energieverbruik, prestatieproblemen (snelheid, aansturingsspanning) en ruimtebeslag, te verminderen, zal de invoering van nieuwe elektrooptische materialen zoals BTO van cruciaal belang zijn voor de silicium-Photonica. Momenteel is er geen commercieel beschikbare, productieklare oplossing voor de fabricage van deze materialen. In samenwerking met Veeco speelt imec nu in op deze behoefte van de industrie en ontwikkelt opgeschaalde oplossingen die de integratie van materialen zoals BaTiO3 en SrTiO3 op een 300-mm-siliciumplatform mogelijk maken.

“Tijdens de afgelopen vier jaar hebben imec en Veeco gezamenlijk gewerkt aan de ontwikkeling van nieuwe processen voor BaTiO3 op Si en zowel de materiaaleigenschappen als de elektrooptische eigenschappen vergeleken om een geschikte strategie te definiëren voor verdere ontwikkeling van grootschalige fabricageoplossingen,” legt Clement Merckling, wetenschappelijk directeur bij imec, uit. “Met de introductie van de eerste MBE-oplossing van Veeco van dit type breiden we onze capaciteiten voor heterogene integratie van elektrooptische materialen buiten Si uit en versterken we ons R&D-aanbod voor huidige en nieuwe partners die geïnteresseerd zijn in onderzoek en prototyping van de volgende generatie silicium-Photonica-technologie,” voegt Joris Van Campenhout, imec Fellow en Optical I/O Program Director, toe.

“Deze samenwerking met imec is een belangrijke vooruitgang voor de MBE-sector, de datacommunicatie en de productie van quantumcomputers,” verduidelijkt Matthew Marek, Senior Director of Marketing voor de MBE-productlijn van Veeco. “Tot nu toe werd de MBE-verwerking als traag en duur beschouwd. De nieuwe hardware-ontwikkelingen die ons team in samenwerking met imec heeft gevalideerd, maken MBE echter tot een kosteneffectieve oplossing die geschikt is voor halfgeleiderfabrieken. We kijken uit naar de samenwerking tussen onze twee bedrijven om een reproduceerbaar BTO-productieproces voor grote volumes te demonstreren. We verwachten dat deze inspanningen ons zullen helpen ons gezamenlijke doel te bereiken: baanbrekende vooruitgang in BTO-Photonica-modulators voor een betere en milieuvriendelijkere toekomst,”