Y8T57 为何早期硅基量子点很难与硅光集成来兼容

更新时间:2022-02-26 09:02:59 阅读量:602

在硅上生长量子点,借用GaAs做缓冲,是很早的一个工艺,但是早期的结构里却很难实现与其他结构一起做硅光集成

原因也很简单,因为他们的晶向不同。在近两年才有了与硅光集成一样晶向的外延生长量子点工艺。

晶向,是人为给定义的晶体方向,用于辨别工艺面。咱们激光器用的InP、GaAs都是闪锌矿结构,是一种面心立方体,是两个原子组成的化合物。

每个原子,都与周边4个原子共用电子,形成键合力,是固体。

硅、锗也是类似的面心立方体结构,无非是硅,锗的单元素排列,也是每个原子,都与周边4个原子共用电子,形成键合力。

关键是这些原子是立体结构,不同的方向和角度,呈现了不同的力学、电学特性。与我们的性能息息相关。


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常规,用的都是在晶锭上正切晶圆,形成衬底。InP衬底或者硅衬底

Y8T50 磷化铟衬底生成工艺


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切完之后的晶圆,定向主要是区分100和110面,因为110是咱们的解理面,在Y5T250中写过,在这个面上的原子分布最紧密,与相邻的面这力较小,金刚刀延红线划过,很容易在这个面自然分裂。

xy轴是100面。


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晶圆定向,用来找出解理面,并在芯片设计结构时,考虑解理结构。


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001是外延生长面,在这个面上一层层生长我们需要的光学和电学结构


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111面也用的越来越多,

比如2020合集的428页的硅波导平滑度处理,用了111面来达到原子级光滑。

比如 25G激光器的倒台型波导,合集2021上第79页,提高调制速率,用的也是111面。

比如2020和693页,用硅的111面来局部异质生长无缺陷的三五族材料。


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但是,量子点早期在正切的晶圆上很难实现性能,用的是斜切衬底,虽然也是在硅衬底上异质生长三五族,但由于晶向的偏离,导致无法和目前的工艺进行集成。


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近两年,在正切晶圆上开始外延量子点,并设置缓冲层来吸纳由于晶向导致的极性倒转的“反相畴”, 才有了“工艺突破”的说法


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