悉尼大學(xué)開發(fā)了與半導(dǎo)體制造兼容的硅光子MEMS平臺

據(jù)麥姆斯咨詢報道，澳大利亞悉尼大學(xué)Niels Quack副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種新技術(shù)，將光學(xué)元件和MEMS集成在一顆微芯片中，為構(gòu)建微型3D相機(jī)和氣體傳感器（用于精確測量空氣質(zhì)量）等器件鋪平了道路，未來可以應(yīng)用于智能手機(jī)。

新技術(shù)可以實現(xiàn)更高效的光纖通信、傳感器、數(shù)據(jù)中心和未來的量子計算機(jī)

該研究成果已于近日發(fā)表在Microsystems and NanoEngineering期刊上，這種新型微制造工藝基于硅光子學(xué)，并利用半導(dǎo)體制造技術(shù)，為光纖通信、傳感器甚至未來的量子計算機(jī)提供了新一代更節(jié)能的器件。

悉尼大學(xué)航空航天、機(jī)械和機(jī)電工程學(xué)院Quack副教授表示，光子MEMS的獨特之處在于，它們結(jié)構(gòu)緊湊、功耗極低、速度快，支持廣泛的光載波信號，并且光損耗很低。

研究人員開發(fā)的硅光子MEMS平臺，由與標(biāo)準(zhǔn)硅光子制造組件完全集成的高性能納米光機(jī)電器件組成，具有晶圓級密封以實現(xiàn)長期可靠性，倒裝芯片鍵合到再分布中介層，以及光纖陣列連接以實現(xiàn)高端口數(shù)的光學(xué)和電氣接口。研究人員對基本的硅光子MEMS電路元件（包括采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的功率耦合器、移相器和波分復(fù)用器件）進(jìn)行了實驗驗證，消除了之前的障礙，能夠擴(kuò)展到大規(guī)模光子集成電路，用于電信、神經(jīng)形態(tài)計算、傳感器、可編程光子學(xué)及量子計算。

該平臺基于IMEC的iSiPP50G平臺，通過定制化后道工藝進(jìn)行了增強(qiáng)，以在平臺標(biāo)準(zhǔn)組件旁構(gòu)建懸置和可動的MEMS結(jié)構(gòu)。MEMS結(jié)構(gòu)上具有密封蓋，以為可動MEMS器件提供保護(hù)。

Quack副教授評價稱：“這是納機(jī)電執(zhí)行器首次集成于標(biāo)準(zhǔn)的硅光子學(xué)平臺?！?/p>

這是邁向大規(guī)模、可靠集成MEMS光子電路的重要一步。這項技術(shù)正在為大批量生產(chǎn)做準(zhǔn)備，在自動駕駛汽車3D成像或新型光子輔助計算領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

Quack副教授介紹說：“目前其他類似技術(shù)功耗較大，需要在芯片上占用很大的面積，此外，光學(xué)損耗也很高，使得在單個芯片上集成大量組件具有挑戰(zhàn)性?！?/p>

研究人員開發(fā)的硅光子MEMS技術(shù)克服了這些缺點，為光子集成電路的有效擴(kuò)展提供了途徑。

這項技術(shù)將推動微納制造、光子學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)的整合，具有廣泛的應(yīng)用價值。其中，包括自動駕駛汽車激光雷達(dá)3D傳感的光束操縱、可編程光子芯片或量子光子學(xué)中的信息處理等。

審核編輯：劉清