La base et la clé de la réalisation de l’intégration optoélectronique est toujours l’intégration photonique.
(1) Technologie d’intégration photonique basée sur l’InP
La technologie des dispositifs optoélectroniques basés sur inP est relativement mature, et l’intégration d’appareils optoélectroniques avec différentes fonctions peut être réalisée en changeant la structure de bande des puits quantiques d’une certaine manière sur le substrat matériel InP. À l’heure actuelle, les technologies de croissance des matériaux qui modifient la structure des bandes énergétiques des puits quantiques comprennent principalement la technologie hybride des puits quantiques, la technologie de croissance des mésatrions, la même méthode de zone active et la technologie d’épitaxie de zone sélectionnée. Afin d’obtenir des puces photoniques intégrées haute performance tout en minimisant les coûts, ces technologies peuvent être mélangées. Parmi eux, Guo Weihua de l’Université des sciences et de la technologie huazhong et d’autres ont utilisé la technologie hybride de puits quantiques pour réaliser l’intégration photonique sur puce des dispositifs optoélectroniques passifs et actifs, et ont fabriqué des tableaux optiques progressivement intégrés à base d’InP. Le circuit photonique intégré monolithique intègre des lasers, des séparateurs de faisceaux, des disjoncteurs de phase, des amplificateurs optiques semi-conducteurs, des détecteurs et d’autres composants pour réaliser un balayage bidimensionnel de déflexion du faisceau de 5°×10°.
(2) Intégration photonique de silicium
L’intégration photonique de silicium peut être divisée en intégration monolithique et intégration hybride selon les matériaux et les processus de fabrication. L’intégration monolithique de silicium photonique est l’utilisation de la technologie de fabrication Si CMOS sur la même plaquette de silicium pour intégrer plusieurs appareils photoniques à base de silicium avec les mêmes fonctions ou différentes pour réaliser la transmission et le traitement d’un ou plusieurs signaux optiques sur la même puce. Cependant, certains appareils optoélectroniques actifs à base de silicium (en particulier les lasers à base de silicium) n’ont pas encore atteint les performances optimales en raison des caractéristiques des matériaux eux-mêmes, et des technologies d’intégration hybride ont été produites.
L’intégration hybride intègre généralement des puces optoélectroniques avec différentes fonctions composées de différents systèmes matériels sur un substrat de silicium ou par liaison, interconnexion ou collage sur d’autres substrats. Parmi eux, il existe de nombreux moyens techniques pour l’intégration hybride photonique de silicium, y compris le couplage d’alignement direct, le couplage vertical râpant, et le collage de colle BCB. Plusieurs méthodes d’intégration ont leurs propres avantages et inconvénients. Parmi eux, G. Roelkens et d’autres de l’Université de Gand en Belgique ont utilisé un adhésif de séchage spécial (DVS-BCB) pour réaliser l’appareil du groupe III-V afin de réaliser l’intégration hétérogène avec le dispositif optoélectronique III-V sur le guide d’ondes optique SOI. Les tests montrent que l’épaisseur de la colle BCB entre les copeaux supérieurs et inférieurs n’est que d’environ 45 nm, et qu’elle peut assurer la précision du processus de couplage et la stabilité du processus d’intégration.
(3) Intégration optoélectronique
Le développement continu de la technologie d’intégration photonique rend possible une technologie d’intégration optoélectronique à grande échelle. La tendance au développement de la technologie d’intégration optoélectronique comprend principalement les trois aspects suivants : premièrement, la grande vitesse et les hautes performances (faible bruit, bande passante élevée, large plage dynamique), qui peuvent répondre aux besoins des utilisateurs finaux en matière de transmission de données à grande vitesse; deuxièmement, l’intégration de réseaux à grande échelle, qui peut répondre aux besoins du réseau épine dorsale en cas d’augmentation substantielle de la vitesse; le troisième est le traitement multifonciste du signal, qui intègre des fonctions complexes de traitement des signaux telles que la génération de formes d’ondes, le jugement des données, la récupération d’horloges, la gestion à large bande, la surveillance des canaux et la production/transmission/détection de signaux micro-ondes. La technologie clé de l’intégration optoélectronique est sans aucun doute la technologie d’intégration des appareils photoniques intégrés et des dispositifs microélectroniques à grande vitesse. Compte tenu de la complexité de la technologie d’intégration optoélectronique, les idées globales des technologies d’intégration optoélectronique actuellement principalement adoptées au pays et à l’étranger sont relativement cohérentes. Ils adoptent tous l’intégration relativement indépendante de la couche photonique et de la couche électronique. Le signal optique et le signal électrique sont transmis indépendamment ou superposés. L’interconnexion électrique des signaux électriques se réalise grâce à une technologie d’interconnexion hétérogène ou hétérogène entre les couches. La couche photonique est similaire à la technologie connexe de l’intégration photonique. La couche électronique adopte habituellement la technologie CMOS standard de silicium, et seuls les matériaux à base de silicium peuvent atteindre la fabrication à grande échelle et à faible coût de VLSI. Selon les types et les méthodes de mise en œuvre des dispositifs optoélectroniques utilisés pour l’intégration, l’intégration optoélectronique peut être divisée en intégration optoélectronique monolithique et intégration optoélectronique hybride. Le premier est de réaliser la préparation et l’intégration d’appareils optiques et électriques sur un substrat tout-silicium, et le second est réalisé sur un substrat à base de silicium par le silicium via (TSV) ou d’autres technologies d’intégration hétérogènes/hétérogènes tridimensionnelles S’intégrer à de nombreux autres dispositifs optoélectroniques.
