Grootschalige productie van optische chips bestaande uit laagjes materialen

Het nieuwe Europese project INSPIRE, geleid door de Nederlandse TU Eindhoven, maakt gebruik van een nieuwe printmethode om de massafabricage van hybride fotonische chips mogelijk te maken.

Trefwoorden: #chip, #onderzoek, #optisch, #print, #TU Eindhoven

Lees verder

research

( Foto: SMART photonics )

ENGINEERINGNET.BE - Siliciumnitride is bruikbaar om licht op een chip te transporteren met weinig verlies. Maar het kan zelf geen licht genereren. Dus voor een laser is een ander materiaal nodig, zoals indiumfosfide.

"Voor veel toepassingen zou een optimaal apparaat uit beide materialen bestaan,” stelt Martijn Heck, hoogleraar fotonische integratie en coördinator van het INSPIRE-project.

Technisch is het al mogelijk om indiumfosfide-elementen bovenop silicium gebaseerde golfgeleiders te plaatsen. Het huidige proces is echter niet geschikt voor volumeproductie, zegt Luc Augustin, CTO van SMART photonics, een chipmaker die bij het project betrokken is.

Het INSPIRE-project wil dat probleem oplossen en meerdere materialen combineren op een schaalbare en kostenefficiënte manier.

De onderzoekers gebruiken hiervoor de microtransferprinttechnologie van X-Celeprint, om meerdere indiumfosfide apparaten te printen die gemaakt zijn door SMART photonics, bovenop siliciumnitride wafers die bij imec worden geproduceerd.

Hiertoe wordt een siliciumnitride wafer die de passieve componenten van de uiteindelijke chip bevat, geproduceerd met een extreem vlakke en schone toplaag. Voor het indiumfosfide wordt eerst een verwijderbare laag van materiaal gekweekt. Daarop wordt de indiumfosfidelaag aangebracht die de actieve componenten bevat, zoals lasers, optische versterkers of fotodetectoren.

Daarna wordt de onderliggende verwijderbare laag weg geëtst, waardoor een reeks zeer kleine ankers overblijft die de afzonderlijke componenten op hun plaats houden.

Vervolgens wordt de dunne indiumfosfidelaag opgepakt, worden de ankers verbroken en wordt het indiumfosfide in zijn geheel als het ware op het siliciumnitride gestempeld. Zolang het raakvlak tussen de twee lagen glad genoeg is, volstaat een ultradun laagje lijm om de indiumfosfidelaag permanent aan de wafer te hechten.

Binnen het project worden drie toepassingen onderzocht: een gedistribueerde vezeldetectie-uitlezing, microgolf fotonica, en een optische schakelaar om het energieverbruik van datacenters te verminderen.

Partners zijn verder Thales, University of Cambridge en Amires. Het project heeft financiering ontvangen uit Horizon 2020.