CMOS工艺兼容的8英寸硅光平台

摘要

硅光技术的研究和应用近年来得到了快速发展,硅光平台是硅光技术研发和产品开发的重要支撑。中国科学院微电子研究所基于8英寸CMOS工艺线开发的硅光平台,采用光刻、蚀刻、离子注入、硅基锗材料异质外延等一系列优化工艺,制备了低损耗无源器件和高速有源器件。波导的侧壁粗糙度对传输损耗有显著的影响,在该平台的波导优化工艺中,采用了刻蚀后氢气氛围退火的方法使硅波导的侧壁变得光滑,从而有效地降低波导的传输损耗。锗被认为是最具前景的硅基光电探测器的材料之一,该平台通过选择性外延在硅基上获得了高质量的锗材料,并制备出与波导集成的高速锗探测器。在该平台器件库中,条形波导的传输损耗为2.5 dB/cm;光栅耦合器的插入损耗为4.5 dB;1×2多模干涉器的插入损耗小于0.2 dB,非均匀性小于10%;波导交叉器的插入损耗小于0.2 dB,串扰小于-30 dB;8通道400 GHz阵列波导光栅的插入损耗约为1.3~2.2 dB,通道间串扰为-21 dB;马赫—曾德调制器的3 dB带宽可达20 GHz;锗光电探测器带宽达到47 GHz,暗电流为20 nA。