L’Imec a mis au point une nouvelle technique pour fabriquer de minuscules lasers directement sur des plaquettes de silicium standard, ce qui permet d’obtenir une technologie optique moins chère et de meilleure qualité.
L’Imec a réussi à fabriquer des plaquettes complètes à partir de lasers à nanorure de GaAs alimentés électriquement sur des plaquettes de silicium de 300 mm. En termes humains : L’Imec a construit de minuscules lasers sur une plaquette grâce à une technologie évolutive, ce qui peut simplifier l’intégration des puces classiques et de la technologie optique. Cette avancée ouvre la voie à des dispositifs optiques rentables et performants pour des applications telles que la communication de données et l’intelligence artificielle.
Percée dans la photonique du silicium
Des chercheurs ont produit des lasers à gel de nanorides pompés électriquement avec des structures à plusieurs puits quantiques de manière totalement monolithique sur des plaquettes de silicium standard. Les lasers fonctionnent en continu à température ambiante avec des courants de seuil à partir de 5 mA et une puissance optique supérieure à 1 mW. Il s’agit d’une étape importante dans le développement de sources optiques intégrées dans les processus CMOS.
Le processus de croissance utilisé par Imec évite la complexité et le coût élevé des techniques d’intégration hybrides telles que le flip-chip ou le collage de plaquettes. Les méthodes traditionnelles nécessitent souvent des substrats III-V coûteux, ce qui est inefficace et moins durable. En revanche, l’approche de croissance directe d’Imec sur de grandes tranches de silicium est une solution évolutive et durable.
Moins de défauts
L’intégration de matériaux III-V sur le silicium est compliquée par les différences de structure cristalline et d’expansion thermique. Cette inadéquation entraîne des défauts qui réduisent les performances et la fiabilité des lasers. Imec utilise des techniques de croissance sélective telles que le piégeage du rapport d’aspect (ART) et l’ingénierie des nanoponts pour résoudre ces problèmes. Ces méthodes minimisent les défauts.
Les lasers à nanoride GaAs d’Imec intègrent des structures à puits quantiques multiples InGaAs pour l’amplification optique. Celles-ci sont intégrées dans une diode p-i-n et recouvertes d’une couche protectrice d’InGaP. Les lasers fonctionnent à une longueur d’onde de 1020 nm et atteignent des rendements allant jusqu’à 0,5 W/A avec une puissance optique maximale de 1,75 mW.
Selon l’imec, ce développement constitue une étape importante pour l’avancement de la photonique du silicium et ouvre la voie à l’intégration à grande échelle de la technologie optique dans les processus de fabrication CMOS.