威科儀器(Veeco)與比利時微電子研究中心(imec)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。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，例如高速光收發器、量子運算、光達測距(LiDAR)與AR/VR等應用。一直以來，鈦酸鋇的整合方法的成本過高，很難滿足量產需求。如今，威科儀器推出了首款基於分子束磊晶(MBE)的多腔體系統，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。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。
用於資料通訊的光收發器市場在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科技研究主任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，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。
