La base y la clave para la realización de la integración optoelectrónica sigue siendo la integración fotónica.
(1) Tecnología de integración fotónica basada en InP
La tecnología de dispositivos optoelectrónicos basada en InP es relativamente madura, y la integración de dispositivos optoelectrónicos con diferentes funciones se puede realizar cambiando la estructura de bandas de los pozos cuánticos de cierta manera en el sustrato de material de InP. En la actualidad, las tecnologías de crecimiento de materiales que cambian la estructura de la banda de energía de los pozos cuánticos incluyen principalmente la tecnología híbrida de pozos cuánticos, la tecnología de crecimiento a tope, el mismo método de área activa y la tecnología de epitaxia de área seleccionada. Para obtener chips integrados fotónicos de alto rendimiento y minimizar los costos, estas tecnologías pueden combinarse. Entre ellos, Guo Weihua de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y otros utilizaron tecnología híbrida de pozo cuántico para realizar la integración fotónica en el chip de dispositivos optoelectrónicos pasivos y activos, y fabricaron matrices en fase ópticas integradas monolíticas basadas en InP. El circuito integrado fotónico monolítico integra láseres, divisores de haz, cambiadores de fase, amplificadores ópticos semiconductores, detectores y otros componentes para realizar un barrido de deflexión de haz bidimensional de 5 ° × 10 °.
(2) Integración fotónica de silicio
La integración fotónica de silicio se puede dividir en integración monolítica e integración híbrida de acuerdo con los materiales y los procesos de fabricación. La integración monolítica fotónica de silicio es el uso de la tecnología de fabricación Si CMOS en la misma oblea de silicio para integrar múltiples dispositivos fotónicos basados en silicio con las mismas o diferentes funciones para realizar la transmisión y el procesamiento de una o más señales ópticas en el mismo chip. Sin embargo, algunos dispositivos optoelectrónicos activos basados en silicio (especialmente los láseres basados en silicio) aún no han alcanzado el rendimiento óptimo debido a las características de los propios materiales, y se han producido tecnologías de integración híbrida.
La integración híbrida generalmente integra chips de dispositivos optoelectrónicos con diferentes funciones compuestos por diferentes sistemas de materiales sobre un sustrato de silicio o mediante unión, interconexión o unión sobre otros sustratos. Entre ellos, existen muchos medios técnicos para la integración híbrida fotónica de silicio, incluido el acoplamiento de alineación directa, el acoplamiento vertical de rejilla y la unión con pegamento BCB. Varios métodos de integración tienen sus propias ventajas y desventajas. Entre ellos, G. Roelkens y otros de la Universidad de Gante en Bélgica utilizaron un adhesivo de curado especial (DVS-BCB) para realizar el dispositivo del grupo III-V con el fin de realizar la integración heterogénea con el dispositivo optoelectrónico III-V en la guía de ondas óptica SOI. . Las pruebas muestran que el grosor del pegamento BCB entre las virutas superior e inferior es de solo 45 nm, y puede garantizar la precisión del proceso de acoplamiento y la estabilidad del proceso de integración.
(3) Integración optoelectrónica
El desarrollo continuo de la tecnología de integración fotónica hace posible la tecnología de integración optoelectrónica a gran escala. La tendencia de desarrollo de la tecnología de integración optoelectrónica incluye principalmente los siguientes tres aspectos: Primero, alta velocidad y alto rendimiento (bajo nivel de ruido, alto ancho de banda, gran rango dinámico), que puede satisfacer las necesidades de los usuarios finales para la transmisión de datos a alta velocidad; en segundo lugar, la integración de arreglos a gran escala, que puede satisfacer la necesidad de la red troncal&de aumentar sustancialmente la velocidad; el tercero es el procesamiento de señales multifunción, que integra funciones complejas de procesamiento de señales como generación de formas de onda, juicio de datos, recuperación de reloj, administración de banda ancha, monitoreo de canales y generación / transmisión / detección de señales de microondas. La tecnología clave de la integración optoelectrónica es, sin duda, la tecnología de integración de dispositivos integrados fotónicos y dispositivos microelectrónicos de alta velocidad. En vista de la complejidad de la tecnología de integración optoelectrónica, las ideas generales de las tecnologías de integración optoelectrónica actualmente adoptadas principalmente en el país y en el extranjero son relativamente coherentes. Todos adoptan la integración relativamente independiente de la capa fotónica y la capa electrónica. La señal óptica y la señal eléctrica se transmiten de forma independiente o en capas. La interconexión eléctrica de señales eléctricas se realiza mediante tecnología de interconexión heterogénea o heterogénea entre capas. La capa fotónica es similar a la tecnología relacionada de integración fotónica. La capa electrónica generalmente adopta la tecnología CMOS de silicio estándar, y solo los materiales basados en silicio pueden lograr la fabricación de VLSI a gran escala y de bajo costo. Según los tipos y métodos de implementación de los dispositivos optoelectrónicos utilizados para la integración, la integración optoelectrónica se puede dividir en integración optoelectrónica monolítica e integración optoelectrónica híbrida. El primero consiste en realizar la preparación e integración de dispositivos ópticos y eléctricos sobre un sustrato íntegramente de silicio, y el segundo se realiza sobre un sustrato basado en silicio mediante Silicon via (TSV) u otras tecnologías de integración tridimensionales heterogéneas / heterogéneas Integrar con muchos otros dispositivos optoelectrónicos.
