Основой и ключом к реализации оптоэлектронной интеграции по-прежнему является фотонная интеграция.
(1) Технология фотонной интеграции на основе InP
Технология оптоэлектронных устройств на основе InP является относительно зрелой, и интеграция оптоэлектронных устройств с различными функциями может быть реализована путем изменения определенным образом зонной структуры квантовых ям на материальной подложке InP. В настоящее время технологии выращивания материалов, которые изменяют структуру энергетических зон квантовых ям, в основном включают гибридную технологию квантовых ям, технологию наращивания стыка, метод той же активной области и технологию эпитаксии для выбранной области. Для получения высокопроизводительных фотонных интегральных микросхем при минимизации затрат эти технологии можно смешивать. Среди них Гуо Вейхуа из Университета науки и технологий Хуачжун и другие использовали гибридную технологию квантовых ям для реализации встроенной фотонной интеграции пассивных и активных оптоэлектронных устройств и изготовили монолитные интегрированные оптические фазированные решетки на основе InP. Монолитная фотонная интегральная схема объединяет лазеры, светоделители, фазовращатели, полупроводниковые оптические усилители, детекторы и другие компоненты для реализации двумерного сканирования отклонением луча 5 ° × 10 °.
(2) Кремниевая фотонная интеграция.
Кремниевую фотонную интеграцию можно разделить на монолитную интеграцию и гибридную интеграцию в зависимости от материалов и производственных процессов. Кремниевая фотонная монолитная интеграция - это использование технологии производства Si CMOS на одной кремниевой пластине для интеграции нескольких кремниевых фотонных устройств с одинаковыми или разными функциями для реализации передачи и обработки одного или нескольких оптических сигналов на одном кристалле. Однако некоторые активные оптоэлектронные устройства на основе кремния (особенно лазеры на основе кремния) еще не достигли оптимальных характеристик из-за характеристик самих материалов, и были созданы гибридные технологии интеграции.
Гибридная интеграция обычно объединяет микросхемы оптоэлектронных устройств с различными функциями, состоящие из различных систем материалов на кремниевой подложке или посредством соединения, межсоединения или соединения на других подложках. Среди них есть много технических средств для кремниевой фотонной гибридной интеграции, включая прямое выравнивание, вертикальное соединение решеток и склеивание BCB. Некоторые методы интеграции имеют свои преимущества и недостатки. Среди них G. Roelkens и другие из Гентского университета в Бельгии использовали специальный отверждающий клей (DVS-BCB) для реализации устройства III-V групп, чтобы реализовать гетерогенную интеграцию с оптоэлектронным устройством III-V на оптическом волноводе SOI. . Испытания показывают, что толщина клея BCB между верхним и нижним чипами составляет всего около 45 нм, и это может гарантировать точность процесса соединения и стабильность процесса интеграции.
(3) Оптоэлектронная интеграция
Непрерывное развитие технологии фотонной интеграции делает возможной крупномасштабную технологию интеграции оптоэлектроники. Тенденция развития технологии оптоэлектронной интеграции в основном включает следующие три аспекта: во-первых, высокая скорость и высокая производительность (низкий уровень шума, широкая полоса пропускания, большой динамический диапазон), которые могут удовлетворить потребности конечных пользователей в высокоскоростной передаче данных; во-вторых, интеграция с крупномасштабными массивами, которая может удовлетворить потребность магистральной сети&в значительном увеличении скорости; третий - это многофункциональная обработка сигналов, которая объединяет сложные функции обработки сигналов, такие как генерация формы волны, оценка данных, восстановление тактовой частоты, широкополосное управление, мониторинг канала и генерация / передача / обнаружение микроволнового сигнала. Ключевой технологией оптоэлектронной интеграции, несомненно, является технология интеграции фотонных интегрированных устройств и высокоскоростных микроэлектронных устройств. Принимая во внимание сложность технологии оптоэлектронной интеграции, общие идеи технологий оптоэлектронной интеграции, которые в настоящее время используются в основном в стране и за рубежом, относительно последовательны. Все они используют относительно независимую интеграцию фотонного слоя и электронного слоя. Оптический сигнал и электрический сигнал передаются независимо или по слоям. Электрическое соединение электрических сигналов осуществляется с помощью технологии гетерогенного или гетерогенного соединения между слоями. Фотонный слой аналогичен соответствующей технологии фотонной интеграции. Электронный слой обычно использует стандартную кремниевую КМОП-технологию, и только материалы на основе кремния могут обеспечить крупномасштабное и дешевое производство СБИС. По типам и методам реализации оптоэлектронных устройств, используемых для интеграции, оптоэлектронную интеграцию можно разделить на монолитную оптоэлектронную интеграцию и гибридную оптоэлектронную интеграцию. Первый предназначен для реализации подготовки и интеграции оптических и электрических устройств на полностью кремниевой подложке, а второй реализуется на кремниевой подложке через кремний через (TSV) или другие технологии трехмерной гетерогенной / гетерогенной интеграции. многие другие оптоэлектронные устройства.
