🇯🇵 Фотоника. Гибридные компоненты. Технологии. InP. Япония

Технология CFB-Tiling: Мост между фотоникой и кремниевой электроникой

Компания Oki Electric Industry (Япония) разработала инновационный метод CFB-Tiling для гетерогенной интеграции оптических компонентов. Решение позволяет переносить фотонные элементы с маленьких пластин фосфида индия (InP) на стандартные 300-мм кремниевые подложки, что критично для массового производства высокоскоростных оптических чипов.

Как устроен процесс переноса

На 50-мм пластине InP формируются оптические элементы (лазеры, детекторы), а на них - защитные и опорные структуры. Эти структуры предотвращают повреждение при химическом травлении «жертвенного слоя» (временного технологического слоя).

Перенос делается по шагам. После травления "жертвенного слоя" компоненты сначала переносят на вспомогательную подложку, чтобы безопасно удалить защитные/опорные структуры, не повреждая сам элемент.

Конструкция промежуточной подложки гарантирует, что кристаллические пленки на основе InP не отслаиваются, сохраняют адгезию во время удаления защитной и опорной структур, но затем легко могут быть перенесены.

Далее начинается процесс переноса на пластину 300-мм с точным позиционированием. Специальный штамп CFB (Crystal Film Bonding) размером 30×30 мм «выбирает» нужные элементы с промежуточной подложки. В ходе 52-х повторяющихся операций оптические компоненты выставляют на 300-мм кремниевую пластину там, где они должны состыковаться с кремниевыми волноводами. Обеспечивается точность совмещения ±1 мкм по позиции, ±0,005° по углу.

Патентованная технология Oki 3D-пересечений компенсирует смещения до ±3 мкм, обеспечивая эффективную оптическую связь между InP-компонентами и кремниевыми волноводами.

Использование тайлинга CFB позволяет проводит гетерогенную интеграцию оптических элементов с пластин малого диаметра на кремниевые пластины 300 мм при массовом производстве микросхем с высокоскоростными фотонными интерфейсами.

Полупроводниковые пластины для создания оптических элементов, такие как пластины InP (фосфида индия) обычно имеют размер от 50 мм до 100 мм (от 2 до 4 дюймов), делать эти пластины больше пока что экономически невыгодно.

Комбинация оптических компонентов с кремниевым структурами необходима для создания высокоскоростных межкристальных соединений со скоростями от 1 Тбит/с и с низким энергопотреблением, что востребовано в фотонике в целом и в создании высокопроизводительных кластеров ИИ в частности, а также для телекоммуникационных систем 6G, которые сейчас разрабатываются. Пригодятся такие чипы и для квантовых вычислений.

Важно отметить, что пластину InP можно использовать повторно после переноса! Это улучшает экономику создания гибридных компонентов в 3-5 раз.

Технология также может быть адаптирована для использования с пластинами InP диаметром 75 и 100 мм, а также с кремниевыми пластинами диаметром 200 мм.

Похоже, это серьезный вызов технологии CoWoS, используемой TSMC. Стоит обратить внимание на перспективную технологию CFB-Tiling.

@RUSmicro по материалам EE News Europe, картинка – Oki