PAM-XIAMEN peut proposer une tranche d'épitaxie de silicium pour la fabrication de dispositifs à guides d'ondes optiques intégrés. La plaquette épi de silicium que nous proposons est constituée d'une couche centrale en Si et d'une couche de revêtement inférieure en SiO2 sur un substrat en Si et la structure du guide d'ondes est striée. En raison de la grande différence d'indice de réfraction entre les matériaux Si et SiO2, cette structure peut confiner la lumière à transmettre dans la structure de silicium de la couche supérieure et obtenir facilement des dispositifs de guide d'ondes optiques de petite taille et compacts. Plus de paramètres de laplaquette épi de silicium, veuillez consulter le tableau comme suit :
1. Spécification de la plaquette d'épitaxie Si pour l'optique de guide d'ondes intégrée
L'épitaxie de plaquette de silicium ci-dessous est adaptée à la fabrication de dispositifs d'optique à guide d'onde intégré de la gamme de longueurs d'onde de télécommunication.
PAM191012-SI
| Paramètre | Valeur |
| substrat | |
| Matériau de plaquette | silicium monocristallin |
| Diamètre wafer | 100±0.2mm |
| Épaisseur | ≥ 500um |
| Résistivité | >1 ohm*cm |
| type de Conductive | – |
| Orientation | – |
| Gauchissement | ≤50um |
| Pliage de plaquettes | ≤50um |
| Bords d'exception | ≤5 mm |
| Couche d'oxyde | |
| Matériau de la couche | Oxyde de silicium |
| Épaisseur | 3.0±15um |
| Couche de tableau de bord | |
| Matériau de la couche | silicium monocristallin |
| Épaisseur | 120±10nm |
| Type de conductivité | p/B ou auto-conductance sans dopage |
| cristal Orientation | (1-0-0) ±0,5° |
| Résistivité | ≥1000 ohms*cm |
| Traitement de surface | polissage |
| Rugosité de surface | ≤5A |
| Contamination de surface (nombre de particules) | pas plus de 50 particules de 0,3 |
2. Pourquoi choisir le silicium comme matériau de guide d'ondes optique ?
Les raisons du choix d'un matériau en silicium pour la fabrication de guides d'ondes optiques sont principalement :
1) La courbe du coefficient d'absorption du silicium est représentée sur la figure 1. On peut voir que le coefficient d'absorption des matériaux en silicium à des longueurs d'onde supérieures à 1300 nm est relativement faible (<1e-5 /cm), de sorte que la lumière y est transmise, et la perte intrinsèque est très faible.
Fig.1 Coefficient d'absorption du silicium
2) L'indice de réfraction du silicium est de 3,48 et l'indice de réfraction du dioxyde de silicium est de 1,44, et le contraste d'indice de réfraction des deux atteint 0,41 (contraste d'indice = (n1^2-n2^2)/2n1^2). Par conséquent, la lumière peut être mieux liée dans le guide d'ondes en silicium. La taille du guide d'ondes est plus petite, plus de dispositifs optiques peuvent être inclus dans une puce optique avec la même zone, et le degré d'intégration de la puce est plus élevé. La figure 2 est une comparaison de guides d'ondes optiques communs de différents matériaux. On peut voir que les guides d'ondes basés sur une plaquette d'épitaxie de silicium ont l'intégration de dispositif la plus élevée.
Fig.2 Comparaison des guides d'ondes optiques avec différents matériaux
3) Le traitement de la tranche de film épitaxial de silicium est relativement simple, qu'il s'agisse de la gravure, du processus d'épitaxie ou du dopage du guide d'ondes. Le procédé de fabrication du guide d'onde en silicium est compatible avec le procédé CMOS, qui est propice à une production de masse.
3. Qu'est-ce qu'un guide d'ondes optique ?
Un guide d'ondes optique est un dispositif moyen qui guide les ondes lumineuses pour qu'elles s'y propagent, également appelé guide d'ondes optique moyen. Il existe deux types de guides d'ondes optiques : l'un est les guides d'ondes optiques intégrés, y compris les guides d'ondes optiques diélectriques plans (couches minces) et les guides d'ondes optiques diélectriques en forme de bande, qui font généralement partie de dispositifs (ou systèmes) intégrés optoélectroniques ; l'autre type est un guide d'onde optique cylindrique, communément appelé fibre optique.
Dans ce cas, le guide d'ondes optique diélectrique planaire est le guide d'ondes optique le plus simple. Il utilise du silicium (ou de l'arséniure de gallium ou du verre) avec un indice de réfraction de n2 comme substrat, et utilise un processus microélectronique pour le revêtir d'un film diélectrique avec un indice de réfraction de n1, plus une couche de revêtement avec un indice de réfraction de n3 . Prenez généralement n1> n2> n3 pour confiner l'onde lumineuse à se propager dans le film diélectrique. Le guide d'onde optique diélectrique en forme de ruban consiste à générer un ruban d'indice de réfraction n1 dans une matrice d'indice de réfraction n2, en prenant n1>n2, de manière à confiner l'onde lumineuse à se propager dans le ruban. De tels guides d'ondes optiques sont souvent utilisés comme diviseurs optiques, coupleurs, commutateurs et autres dispositifs fonctionnels.
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