近日，我國科研團隊在電子光調(diào)制器領域取得突破性進展。由中國科學院上海微系統(tǒng)所硅基材料與集成器件實驗室的蔡艷教授、歐欣教授等帶領的團隊，他們研發(fā)的通訊波段硅基鈮酸鋰異質(zhì)集成電光調(diào)制器被2024年紐約舉辦的國家光電子學術大會（CLEO）任命為口頭匯報，展示了他們的研究成果。

硅光技術因其CMOS兼容、高集成度等特點，有望成為下一代片上互聯(lián)的主流技術。電光調(diào)制器是光通信中的關鍵部件，該技術在過去幾十年來取得顯著進展。雖然如此，我們需要面對的挑戰(zhàn)是如何制造出具有低損、高線性度及高速調(diào)制的硅基電光調(diào)制器。因此，混合集成不同材質(zhì)成為了延續(xù)硅光技術持續(xù)發(fā)展的重要策略。競品材料包括具有極低光吸收損耗和出色線形電光效應的鈮酸鋰（LN），被視為具備大容量信號傳輸能力的材料。

為了突破硅基調(diào)制器的性能上限，聯(lián)合團隊選擇采用硅與鈮酸鋰晶圓級鍵合技來實現(xiàn)兩類材料的異質(zhì)集成。此舉為提高硅上電光調(diào)制器的性能提供了有效解決方案。未來，此類高速、高線性度的鈮酸鋰薄膜電光調(diào)制器將會廣泛應用于ChatGPT AI芯片、數(shù)據(jù)中心及無線通信芯片的前沿領域之中。通過使用名為“萬能離子刀”的先進技術，該團隊成功將鈮酸鋰薄膜與硅光芯片進行大面積、低缺陷密度的無縫集成，從而提升了電光調(diào)制的表現(xiàn)。

該團隊首先在8英寸SoI晶圓上構(gòu)建了標準180納米硅光芯片，再通過“萬能離子刀”融合的手段，將鈮酸鋰與SoI晶圓直接鍵合實現(xiàn)異質(zhì)集成。最后利用干法刻蝕技實現(xiàn)了硅光芯片波導與 LN電光調(diào)制器的單片式混合集成，進而制成了通訊波段 MZI形式的硅基鈮酸鋰高速電光調(diào)制器。“萬能離子刀”技術使鈮酸鋰能夠與硅光芯片高效集成，呈現(xiàn)出出色的電光調(diào)制效果。該組圖片展示了采用上海新硅聚合公司生產(chǎn)的具有低缺陷密度的八英寸硅基鈮酸鋰異質(zhì)晶圓，印證了新型流程的可行性，為將來的規(guī)模化商業(yè)應用打下基礎。

目前，上海新硅聚合已實現(xiàn)六英寸光學級硅基鈮酸鋰異質(zhì)晶圓的量產(chǎn)且大批量供貨，占比高達80%以上，并且正在推進8英寸晶圓的工程技術進程。