硅光学习-31-片上光互连 -PICMOS

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PICMOS项目是由欧盟委员会资助的计划，于2007年3月完成。其主要目标是论证在CMOS工艺基础上构建光互连层的可行性。

该光子互连层最大限度地利用了晶圆级技术；基于晶圆键合的异质集成技术已研发成功。作为无源结构的实际信息传输介质由硅基高折射率对比波导构成；而作为有源器件的发射器与探测器则采用磷化铟基材料制成。

针对光子互连层与CMOS芯片的集成，研究团队探索了两种不同的集成策略（见图1）：

• 晶圆对晶圆键合方案：光子互连层与电子电路晶圆平行且独立地制造；随后将电子电路晶圆与光子布线电路晶圆进行键合，并通过晶圆级技术实现所需电气连接；最后采用标准切割与封装技术完成晶圆处理；
• 晶圆上集成方案：直接在电子电路顶层制造光子互连层。
  
  

图1、光学互连制造的不同方法

晶圆对晶圆键合方法（图2）具有多项优势：光子互连层可在键合前进行测试，其制造工艺步骤（例如高温工序）通常与CMOS工艺不兼容，因此可采用后端处理。此外，还可设想与多种电子电路设计兼容的标准化（现成）光子互连电路。

图2、Wafer-to-wafer bonding approach

片上集成方法（图3）的主要优势在于在线集成能力，包括该方法与现行CMOS制造工艺相似这一特点。

本节所述的两种方法都依赖于将III-V族器件通过不同技术混合集成在硅基底上。硅光子技术能实现同一硅芯片上的功能集成与通信传输，在制造工艺方面具有显著优势。因此，在系统级芯片（SoC）网络环境中采用硅光子技术，必须基于硅材料开发高效的光电器件。

图3、Above-IC approach

罗小罗