八英寸SOI/铌酸锂异质集成技术新进展

作者：江庆龄   来源：中国科学院上海微系统与信息技术研究所

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称微系统所）硅基材料与集成器件实验室研究员蔡艳、欧欣合作，利用上海微技术工业研究院标准180 nm硅光工艺在八英寸 SOI上制备了硅光芯片，再基于“离子刀”异质集成技术，通过直接键合的方式将铌酸锂与SOI晶圆实现异质集成，并通过干法刻蚀技术实现了硅光芯片波导与LN电光调制器的单片式混合集成，制备出通讯波段MZI型硅基铌酸锂高速电光调制器。相关研究成果将在2024年美国激光及光电子学会议（CLEO）上进行口头报告。

得益于优良的材料质量和器件制备技术，器件在10 Hz至1 MHz频率范围内的三角波电压信号下的调制效率稳定，在测量频率范围内器件保持稳定的VpiL值。同时，器件具备较好的低直流漂移特性，证明薄膜铌酸锂材料和氧化硅包层的沉积质量较好，缺陷较少。调制器的光眼图测试结果显示，在NRZ调制信号下传输速率达到88 Gbit/s, PAM-4调制信号下传输速率达到176 Gbit/s。 

通过“离子刀”异质集成技术实现大尺寸晶圆级硅基铌酸锂异质集成材料与芯片

 图片来源于微系统所

据了解，通过“万能离子刀”技术，铌酸锂薄膜可与硅光芯片实现大面积低缺陷密度的集成，两者结合展现出优良的电光调制性能。微系统所异质集成XOI团队目前已验证该工艺路线进一步扩展至八英寸的可行性，未来可实现大规模的商业化制备。