國(guó)科光芯實(shí)現(xiàn)傳輸損耗-0.1dB/cm（1550 nm波長(zhǎng)）級(jí)別氮化硅硅光芯片的量產(chǎn)

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，經(jīng)過(guò)兩年、十余次的設(shè)計(jì)和工藝迭代，國(guó)科光芯（海寧）科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：國(guó)科光芯）在國(guó)內(nèi)首個(gè)8英寸低損耗氮化硅硅光量產(chǎn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了傳輸損耗-0.1 dB/cm（1550 nm波長(zhǎng)）級(jí)別氮化硅硅光芯片的量產(chǎn)，工藝良率超95%。

相對(duì)于傳統(tǒng)硅光技術(shù)，氮化硅材料具有損耗低、光譜范圍大、可承載光功率大等突出優(yōu)點(diǎn)。此外，氮化硅硅光芯片也是優(yōu)異的多材料異質(zhì)異構(gòu)平臺(tái)，可集成磷化銦（InP）、鈮酸鋰（LiNbO?）等材料，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用更為廣泛、成本更低的新型集成平臺(tái)。基于以上優(yōu)點(diǎn)，氮化硅硅光已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)通光通信、空間光通信、激光雷達(dá)、生物傳感、光量子計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，在國(guó)際上高水平研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成果層出不窮。

技術(shù)優(yōu)異的光學(xué)級(jí)氮化硅材料的沉積是該技術(shù)的關(guān)鍵，其難點(diǎn)在于解決厚薄膜沉積、高應(yīng)力龜裂、光學(xué)質(zhì)量、可靠性等技術(shù)問(wèn)題，尤為困難的是在量產(chǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高良率的穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)逾20年的積累，國(guó)際公司在IP和工藝方面已經(jīng)構(gòu)建了強(qiáng)大的技術(shù)壁壘。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的突破，國(guó)科光芯團(tuán)隊(duì)于2018年開(kāi)始布局氮化硅硅光的研發(fā)：一方面，通過(guò)良好的國(guó)際合作，獲得了相關(guān)的IP授權(quán)和工藝轉(zhuǎn)移；另一方面，通過(guò)自主研發(fā)以及和多家國(guó)內(nèi)領(lǐng)先機(jī)構(gòu)的合作，在芯片設(shè)計(jì)、工藝、封測(cè)和系統(tǒng)方面做了堅(jiān)實(shí)的底層技術(shù)布局和積累。

2021年，考慮到設(shè)備工藝基礎(chǔ)和技術(shù)開(kāi)發(fā)能力等因素，在關(guān)鍵的芯片工藝方面，國(guó)科光芯選擇與國(guó)內(nèi)某知名半導(dǎo)體廠商開(kāi)始進(jìn)行氮化硅硅光量產(chǎn)CMOS工藝的合作開(kāi)發(fā)。由于薄氮化硅材料難以實(shí)現(xiàn)硅光芯片的高度集成，行業(yè)內(nèi)通常采用厚度100 ~ 200 nm左右的薄氮化硅材料制作硅光芯片，但因?yàn)閼?yīng)力過(guò)大，在過(guò)厚的氮化硅材料沉積過(guò)程中又非常容易發(fā)生龜裂，使得實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)工藝極其困難。而國(guó)科光芯采用了多層氮化硅的工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)十余次的設(shè)計(jì)和工藝迭代，僅僅用了2年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)工藝突破，這在國(guó)內(nèi)實(shí)屬首次。國(guó)科光芯此次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了等效厚度約500 nm的厚氮化硅硅光工藝，薄膜的厚度均勻性達(dá)±2.5%，實(shí)現(xiàn)-0.1 dB/cm級(jí)別甚至以下的傳輸損耗，以及高達(dá)95.1%的高良品率。該技術(shù)成果也將大大提升氮化硅硅光芯片的流片速度——通常在國(guó)外流片需要1年以上，而現(xiàn)在不到2個(gè)月即可完成流片。

在實(shí)現(xiàn)氮化硅高良率量產(chǎn)工藝的打通后，國(guó)科光芯將聯(lián)合合作伙伴加快相關(guān)芯片產(chǎn)品的量產(chǎn)，目前在FMCW激光雷達(dá)、集成化相干激光器等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了樣片驗(yàn)證。今后，國(guó)科光芯將繼續(xù)開(kāi)發(fā)更低損耗、更高品質(zhì)的氮化硅硅光芯片工藝，擴(kuò)展更廣、更高精尖的應(yīng)用領(lǐng)域，打造國(guó)際領(lǐng)先的氮化硅硅光生態(tài)。

審核編輯：彭菁