成果展示
微電子所硅光子平臺開發(fā)取得重要進展
近日，微電子所集成電路先導工藝研發(fā)中心閆江研究員團隊在硅光子平臺開發(fā)方面取得重要進展，完成硅基波導集成的鍺探測器（圖1）和硅基調(diào)制器（圖2）的流片并取得優(yōu)良結果。
硅光子技術是集成電路后摩爾時代的發(fā)展方向之一，旨在利用基于CMOS工藝的大規(guī)模集成電路技術在硅基襯底上進行光子器件和芯片的開發(fā)，最終實現(xiàn)光電單片集成。硅光子技術的優(yōu)勢在于充分利用成熟的CMOS基礎設施和經(jīng)驗，根據(jù)市場需要，實現(xiàn)低成本大規(guī)模量產(chǎn)。但光子器件和芯片的材料選擇和工藝流程與集成電路存在一定的差異，需要進行相關工藝的開發(fā)。近年來，歐美等國在硅光子領域已有大量投入和經(jīng)驗積累，并逐漸形成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。我國雖在分立器件的設計和制作方面成果顯著，但國內(nèi)尚無完善的硅光子工藝平臺，國內(nèi)設計的高端硅光子芯片基本都要在國外流片，導致成本高、周期長、難以進行工藝定制等問題，很大程度上制約了我國硅光子技術的發(fā)展。
微電子所集成電路先導工藝研發(fā)中心擁有一條完整的8英寸CMOS工藝線，2011年建成以來出色完成了多項國家重大科技專項課題。2015年，中心結合微電子技術和光電子技術融合的發(fā)展趨勢，果斷組織團隊，依托先導中心CMOS工藝線進行硅光子工藝技術的開發(fā)。硅光子團隊成立以來開展了大量細致的研發(fā)工作，并與中科院半導體所、中電38所和武漢郵電科學院緊密合作，聯(lián)合成立了硅光子平臺開發(fā)小組，發(fā)揮各單位優(yōu)勢，確立了硅光子平臺PDK方案，設計了硅光子無源和有源器件庫版圖，進行了多次工藝流片實驗。經(jīng)過近兩年的努力，成功開發(fā)了系列硅光子流片工藝模塊和初版PDK，其中標準單元庫主要包括單模波導、Y-分支、光交叉器、耦合光柵等無源器件，而最近有源工藝的成功開發(fā)，將向標準單元庫中添加加熱電極、調(diào)制器和Ge光電探測器等有源器件。
此次有源器件流片的成功，加上先導中心2016年上半年開發(fā)成功的硅光子無源工藝及器件（圖3），使微電子所硅光子平臺已具有為業(yè)界提供基于180nm 工藝的硅光子流片服務的能力，成為國內(nèi)首個基于8英寸CMOS工藝線向用戶提供完整硅光子MPW和定制流片服務的平臺，將為我國硅光子研究和應用開發(fā)提供有力支撐。
圖1.30Gb/s波導集成鍺探測器眼圖
圖2.30Gb/s MZI調(diào)制器眼圖
圖3. 硅光子無源器件