Producir láseres semiconductores en una oblea de silicio es un objetivo de larga data para la industria electrónica. pero su fabricación ha resultado ser un desafío. Ahora, Los investigadores de A * STAR han desarrollado una forma innovadora de fabricarlos que es barata, simple y escalable.

Los láseres de silicio híbridos combinan las propiedades de emisión de luz de los semiconductores del grupo III-V, como el arseniuro de galio y el fosfuro de indio, con la madurez de las técnicas de fabricación de silicio. Estos láseres están atrayendo una atención considerable ya que prometen ser económicos, Dispositivos ópticos de producción masiva que pueden integrarse con elementos fotónicos y microelectrónicos en un solo chip de silicio. Tienen potencial en una amplia gama de aplicaciones, desde la comunicación de datos a corta distancia hasta la alta velocidad, transmisión óptica de larga distancia.

En el proceso de producción actual, sin embargo, Los láseres se fabrican en obleas semiconductoras III-V independientes antes de alinearse individualmente con cada dispositivo de silicio, un proceso que requiere mucho tiempo. Proceso costoso que limita la cantidad de láseres que se pueden colocar en un chip.

Para superar estas limitaciones, Doris Keh-Ting Ng y sus colegas del A * STAR Data Storage Institute han desarrollado un método innovador para producir un semiconductor híbrido III – V y una microcavidad óptica de silicio sobre aislante (SOI). Esto reduce en gran medida la complejidad del proceso de fabricación y da como resultado un dispositivo más compacto.

"Es muy difícil grabar toda la cavidad, "dice Ng." Actualmente, No existe una receta y una máscara de grabado único que permita grabar toda la microcavidad. y por eso decidimos desarrollar un nuevo enfoque ".

Al unir primero una película delgada de semiconductor III-V a una oblea de óxido de silicio (SiO2) mediante un proceso de unión térmica entre capas de SOI, produjeron una unión fuerte que también elimina la necesidad de agentes oxidantes fuertes, como solución de piraña o ácido fluorhídrico.

Y al utilizar una técnica de doble máscara dura para grabar la microcavidad que limitaba el grabado a la capa deseada, eliminaron el requisito de utilizar múltiples ciclos de grabado y litografía superpuesta, un procedimiento desafiante.

"Nuestro enfoque reduce el número de pasos de fabricación, reduce el uso de productos químicos peligrosos, y requiere solo un paso de litografía para completar el proceso, "explica Ng.

La obra presenta, por primera vez, una nueva configuración de heterocore y un proceso de fabricación integrado que combina la unión entre capas de SiO2 a baja temperatura con una máscara rígida dual, patrón de litografía simple.

"El proceso no solo permite producir dispositivos heterocore, también reduce en gran medida los desafíos de fabricarlos, y podría servir como una microcavidad híbrida alternativa para su uso por parte de la comunidad de investigadores, "dice Ng.