威科儀器（Veeco）與比利時微電子研究中心（imec）今日宣布，雙方已經合作開發一套與 12 吋晶圓相容的量產製程，能夠實現鈦酸鋇（BaTiO3或BTO）在矽光子平台上的整合。
imec表示，鈦酸鋇（BTO）是具備獨特光電特性的潛力材料，可用於新興應用的高速低功耗光調變，這些應用例如高速光收發器、量子運算、光達測距（LiDAR）與AR／VR應用。從歷史角度來看，鈦酸鋇的整合方法一直很難滿足可用來量產的預期成本目標。如今，威科儀器推出了首款基於分子束磊晶（MBE）的多腔體（cluster）系統，為威科儀器與imec的合作關係立下重大里程碑，並突顯雙方為提升矽光子平台性能所投入的心力。
imec指出，這套新型12吋平台專為矽上鈦酸鋇（BaTiO3）單晶薄膜的磊晶而設計，提供固態源及混合式MBE這兩種解決方案。透過整合這些替代的長晶技術，這套系統將能實現矽上鈦酸鋇（BTO-on-Si）沉積，以低於傳統MBE方法的成本，提供更高的可再現性。
事實上，用於資料通訊（datacom）的光收發器市場在2024年達到29億美元，預計會在2030年成長到131億美元。然而，為了緩解目前矽材調變器技術在高功耗、性能（速度和驅動電壓）和尺寸之間的取捨，把鈦酸鋇（BTO）等創新光電材料引進矽光子將是關鍵。目前沒有可用於生產製造這些材料的市售方案。imec與威科儀器合作，正在面對這項產業需求，目標是開發具備規模等級的解決方案，把鈦酸鋇（BaTiO3）與鈦酸鍶（SrTiO3）等材料整合到12吋矽平台上。
imec科技研究處長Clement Merckling表示，過去四年來，imec和威科儀器持續合作開發BaTiO3-on-Si的替代技術，也針對材料和光電特性進行基準測試，以確立用來推進大規模量產方案的策略。 imec技術院士暨光學I/O研究計畫主持人Joris Van Campenhout補充說明，隨著威科儀器首款MBE方案的出現，我們正在擴展矽材以外的光電材料異質整合，強化我們為現有客戶與新夥伴提供的研發量能，尤其關注在探索新一代矽光子技術及建立相關模型。
威科儀器MBE產線的資深行銷總監Matthew Marek表示：，這次與imec合作對分子束磊晶產業、資料通訊和量子運算產出來說是一大進展。過去一直認為分子束磊晶的過程緩慢且昂貴，但是由我們團隊與imec攜手驗證的全新硬體開發，把分子束磊晶帶入適用於半導體晶圓廠的成本效益區間。我們期待雙方之間進行的研發工作能用來展示可再現的鈦酸鋇（BTO）量產製程。我們預期這份努力將幫助我們達到共同目標，為更美好且環保的未來實現鈦酸鋇光子調變器的技術創新。
(首圖來源：imec提供)
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