广告

CompoundTek的低损耗高带宽硅光工艺平台

2022-05-05 光学小豆芽 阅读:
CompoundTek硅光工艺平台,性能不错,尤其波导的传输损耗,CompoundTek给出了每个器件的wafer级测试结果,数据详实,且一致性较高。

新加坡硅光流片厂CompoundTek最近发表了一篇文章"Wafer-Scale Demonstration of Low-Loss (~0.43 dB/cm), High-Bandwidth (> 38 GHz), Silicon Photonics Platform Operating at the C-Band", 小豆芽这里对此做一个简单的介绍。ZX5ednc

下图是CompoundTek硅光平台的截面图,其采用8寸的SOI晶圆。硅的厚度为220nm, Box层厚度为3um。硅衬底的电阻率为750 Ohm*cm。拥有两层金属用于布线,第一层Cu的厚度为600nm, 第二层Cu的厚度为1200nm。采用TiN作为金属热电极。ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

硅波导三步刻蚀的深度分别为70/130/220nm。为了降低硅波导的传输损耗,在波导刻蚀完成后,CompoundTek采用了两步工艺用于降低硅波导侧壁的粗糙度。首先,采用氢退火工艺(hydrogen annealing)。在退火过程中,波导表面的硅原子迁移率增加,为了降低表面能,硅原子会重新排列,从而降低了侧壁的粗糙度,如下图所示(非CompoundTek结果)。左边一列为退火前波导的SEM, 右边一列为退火后的SEM。ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献2)ZX5ednc

氢退火完成以后,再采用热氧化(thermal oxidation)的方式,进一步降低波导侧壁的粗糙度。侧壁凸起的部分更容易被氧化掉。侧壁peak与dip部位的热氧化程度不一样,从而可以使得侧壁更加平滑。ZX5ednc

CompoundTek对三种形状的硅波导损耗进行了表征,分别为450nm/500nm宽的条形波导和450nm宽的脊形波导,其光场分布如下图所示,ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

波导损耗的wafer级测试结果如下图所示,450nm宽脊形波导的传输损耗为0.43dB/cm, 450nm宽条形波导的传输损耗为0.78dB/cm, 500nm宽条形波导的传输损耗为0.65dB/cm。该数值是一般的2-3dB/cm的三分之一,对于大规模集成光路是非常有帮助的。ZX5ednc

ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

CompoundTek的高速MZM调制器结构如下图所示,采用非对称的MZI结构,两臂的波导长度相差45um,对应5.69nm的FSR。Phase shifter的长度为2mmZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

采用lateral PIN型的相移器,本征区的宽度为30nm, P掺杂的offset值为35nm。采用行波电极的设计,用于匹配RF信号与光信号的群速度。该MZM调制器晶圆级的测试结果如下图所示,3dB带宽为38.5GHz, VpiL值为1.6V*cmZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

微环调制器(micro-ring modulator)的结构如下图所示,微环的半径为10um,对应9.69nm的FSR。PN结采用lateral结构,与MZM采用的结构略有差别。MRM的设计里还没有引入热调控,不是很完善。ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

MRM的晶圆级测试结果如下图所示,3dB带宽为43GHz, VpiL为1.85V*cmZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

CompoundTek采用vertical型的Ge探测器设计,如下图所示。Ge的高度为500nm,宽度为10umZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

Ge探测器的3dB带宽为43GHz, 响应率为0.835A/W, 暗电流为2.58nA,性能非常优异。其3dB带宽的晶圆级测试结果如下图所示,ZX5ednc

ZX5ednc

(图片来自文献1)ZX5ednc

以上是对CompoundTek硅光工艺平台的简单介绍,性能还是非常不错的,尤其波导的传输损耗。CompoundTek给出了每个器件的wafer级测试结果,数据详实,且一致性较高。需要注意的是,这里展示的器件都是针对C波段的。一些重要的无源器件,并没有进行表征,包括grating coupler、MMI等。CompoundTek似乎在为Lidar储备相关的技术,他们与Voyant Photonics展开了深度合作,最近他们发布了O+L+C波段的可调谐激光器模块,波长覆盖175nm,输出光功率为40mW, 边摸抑制比为50dB。ZX5ednc

责编:Admin
文章来源及版权属于光学小豆芽,EDN电子技术设计仅作转载分享,对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。如有疑问,请联系Demi.xia@aspencore.com
光学小豆芽
光芯片、光通信、量子光学前沿、机器学习和生活随想
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了