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新加坡科学院开发出量产混合硅激光器新技术
2017-06-19
 

[据物理学组织网站2017614日报道] 对电子产业而言,在硅晶圆上制备半导体激光器是一项长期目标,但是制备方法非常有挑战性。如今,新加坡科学院(A*STAR)研究人员开发出一种新的制备方法,使其成本低、简单且可扩展。

混合硅激光器结合了诸如砷化镓和磷化铟等III–V族半导体光发射性质,并且硅制备技术成熟。未来,混合硅激光器有希望制成廉价、量产光学器件,它能在单一硅片上集成光子和微电子元件。它们具有广泛的应用潜力,从短距离数据通信到高速、远距离光传输。

然而在当前制备工艺中,在与每个硅器件单独对准之前,激光器是在独立III–V族半导体晶圆上制备的。这种方法耗时、昂贵,并且限制了可以放置在芯片上的激光器数量。

为了克服这些限制,新加坡科学院数据存储研究所研究人员开发出一种创新方法,用于制作混合III–V族半导体和绝缘体上硅(SOI)光学微腔。这在很大程度上降低了制备工艺复杂性,因而可以制作更紧凑的器件。

研究人员称:“蚀刻整个腔体是非常有挑战性的。目前,尚不存在单一蚀刻整个微腔的蚀刻方法和掩膜技术,因此,我们决定开发一种新的方法。”

通过利用绝缘体上硅(SOI)夹层热粘合工艺,研究人员首次将III–V族半导体薄膜与SiO2晶圆相连接,因而键与键之间的作用力较强,不再需要诸如食人鱼(Piranha)溶液或氢氟酸溶液等氧化剂。

通过使用限制待蚀刻层的双重硬掩模技术蚀刻微腔,研究人员无需采用多种重叠光刻和蚀刻循环——这是一个具有挑战性的过程。

“我们的方法减少了制备步骤与危险化学用品的使用,并且只需要利用一个光刻步骤来完成该过程。该工作首次表明一种新的异孔配置和集成制备工艺,它结合了低温SiO2层间粘合与双硬掩模、单光刻图案化技术。该工艺不仅使异孔器件成为可能,而且还大幅降低了制备难度,并且可以作为一种替代混合微腔的方法。”(工业和信息化部电子第一研究所   许文琪)

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