芯片光学互连研究实现突破性进展

比利时校际微电子（IMEC）和根特大学（Ghent University）的研究人员最近展示可在300mm晶圆上以单芯片形式生长的首款雷射阵列。

发表在《自然光子学》（Nature Photonics）期刊上的研究结果讨论利用CMOS试产线直接在300mm矽基板上整合磷化铟（InP）雷射阵列单芯片。这更进一步整合了光子整合电 路（PIC），其中光学讯号转换可支援逻辑与存储器芯片之间的芯片或封装光学互连。

使用生产级金属有机气相外延法（MOVPE）生长的反应器，磷化铟半导体选择性地在预图案化氧化物模板的晶圆上生长，从而在整个300mm基板上实现磷化铟波导阵列。

接着，周期性光闸结构在这些波导顶层进行蚀刻，从而提供雷射作业所需的光学反馈。透过雷射作业证实所有的测试设备都是由10层磷化铟雷射阵列所组成的。

在室温下观察典型的雷射阈值电力约20mW。研究人员并指出雷射性能沿着阵列发生少量变异，显示异质外延材料高品质生长磷化铟。透过调整光闸参数，研究人员 并展示其于整个阵列准确控制雷射波长分布的能力。这项研究中所用的300mm CMOS试产线确保了一条可大量制造的路径。

如今，研究人员正在研究如何生长更复杂的层叠，从而以1，300nm波长范围实现雷射与发射的电子注入，以及整合矽基波导元件。