Veeco i imec opracowują proces kompatybilny z 300 mm, umożliwiający integrację tytanianu baru w fotonice krzemowej

Zdjęcia systemu oksydacyjnego Veeco 300 mm do hybrydowego MBE BTO na epitaksji krzemu. / Photos of the Veeco 300mm oxide system for hybrid-MBE BTO on Silicon epitaxy.

Przekrój obrazu z transmisyjnej mikroskopii elektronowej heterostruktury BaTiO3/SrTiO3/Si(001) z powiększeniami w wysokiej rozdzielczości za pomocą mikroskopii wysokorozdzielczej i mikroskopii sił atomowych. / Cross-sectional Transmission Electronic Microscopy image of the BaTiO3/SrTiO3/Si(001) heterostructure with high-resolution micrograph and atomic force micrograph images in inset.

Veeco Instruments Inc. (Nasdaq: VECO) oraz imec ogłosiły, że wspólnie opracowały proces odpowiedni do masowej produkcji o rozmiarze 300 mm, umożliwiający integrację bariumtytanu (BaTiO3 lub BTO) na platformie fotoniki silikonowej. BTO jest obiecującym materiałem o unikalnych właściwościach elektrooptycznych, który może być wykorzystywany do szybkiej i energooszczędnej modulacji światła w nowych zastosowaniach, takich jak wysokowydajne transceivery optyczne, komputery kwantowe, detekcja i pomiar odległości światłem (LiDAR), a także aplikacje AR/VR. W przeszłości podejścia do integracji BTO miały trudności z osiągnięciem pożądanych celów kosztowych, aby uczynić je opłacalnymi dla masowej produkcji. Veeco dostarczyło właśnie swój pierwszy system klastrowy oparty na epitaksji molekularnej (MBE), co stanowi ważny kamień milowy we współpracy między Veeco a imec oraz ich zaangażowaniu w zwiększanie wydajności platform fotoniki silikonowej. Nowa platforma 300 mm jest przeznaczona do epitaksji czystych warstw BaTiO3 na silikonie i jest dostępna zarówno z rozwiązaniami opartymi na stałej, jak i hybrydowej epitaksji molekularnej (MBE). Dzięki integracji tych alternatywnych technik wzrostu system będzie w stanie wykonywać osadzanie BTO na silikonie z lepszą powtarzalnością i przy niższych kosztach w porównaniu do tradycyjnych metod MBE.

Rynek optycznych transceiverów do komunikacji danych ma według prognoz wzrosnąć z 2,9 miliarda USD w 2024 roku do 13,1 miliarda USD w 2030 roku. Jednak w celu złagodzenia wad obecnych technologii modulatorów silikonowych, takich jak wysokie zużycie energii, problemy z wydajnością (prędkość, napięcie sterowania) i zajmowana przestrzeń, kluczowe będzie wprowadzenie nowatorskich materiałów elektrooptycznych, takich jak BTO, do fotoniki silikonowej. Obecnie nie istnieje dostępne komercyjnie rozwiązanie produkcyjne kompatybilne z tymi materiałami. Współpracując z Veeco, imec odpowiada na te potrzeby przemysłu, rozwijając skalowalne rozwiązania umożliwiające integrację materiałów takich jak BaTiO3 i SrTiO3 na platformie silikonowej o rozmiarze 300 mm.

„W ciągu ostatnich czterech lat imec i Veeco wspólnie pracowały nad rozwojem nowych metod osadzania BaTiO3 na silikonie, porównując zarówno właściwości materiałowe, jak i elektrooptyczne, aby zdefiniować odpowiednią strategię rozwoju dużych rozwiązań produkcyjnych” — wyjaśnia Clement Merckling, dyrektor naukowy w imec. „Dzięki wprowadzeniu pierwszego systemu MBE tego typu od Veeco poszerzamy nasze możliwości w zakresie heterogenicznej integracji materiałów elektrooptycznych poza silikonem i wzmacniamy naszą ofertę badawczo-rozwojową dla obecnych i nowych partnerów zainteresowanych badaniem i prototypowaniem technologii fotoniki silikonowej następnej generacji” — dodaje Joris Van Campenhout, Fellow imec i dyrektor programu Optical I/O.

„Ta współpraca z imec jest znaczącym postępem dla branży MBE, komunikacji danych i produkcji komputerów kwantowych” — wyjaśnia Matthew Marek, starszy dyrektor ds. marketingu linii produktów MBE w Veeco. „Dotychczas proces MBE był uważany za wolny i kosztowny. Jednak nowe rozwiązania sprzętowe, które nasz zespół zweryfikował we współpracy z imec, czynią MBE opłacalnym rozwiązaniem odpowiednim dla fabryk półprzewodników. Cieszymy się z partnerstwa naszych firm w celu demonstracji powtarzalnego procesu produkcji BTO na dużą skalę. Wierzymy, że te działania pomogą nam osiągnąć nasz wspólny cel, jakim jest przełom w rozwoju modulatorów fotoniki BTO, co przyczyni się do lepszej i bardziej przyjaznej dla środowiska przyszłości.”