AMF

今天介绍一下新加坡的光芯片加工机构(PIC Foundry) AMF，AMF以前属于新加坡科学技术研究院微电子所(IME)，从2017年开始，独立出去，成立独立光芯片Foundry服务公司。

AMF工艺概况(Technology)

• 工艺节点：

AMF对外提供多项目晶圆加工服务(MPW)，是基于成熟的8英寸晶圆ArF 193nm scanner/ 248nm stepper加工技术，最小波导尺寸可以达到100nm工艺节点。另外在AMF正在开发基于12英寸/193nm的浸没式(immersion)光刻技术方案（关于光刻技术的介绍，请查阅Y1D25—半导体光刻技术概述），该技术方案已经取得阶段性成果，尤其是超表面光学领域，已经有很多研究成果报道，现阶段已经可以实现70nm最小尺寸工艺节点。

• 工艺技术：

波导材料而言，AMF能够提供Si/SiN/SiO2三种不同折射率差的波导工艺，其中(1)基于Si的PIC芯片集成度高，能做高速器件;(2)基于SiN的PIC损耗低，波导光谱范围宽，囊括了光通信，生物传感等近红外/中外波段。提供热移相器加热电极TiN，AL金属走线工艺以及有源器件调制器掺杂工艺，Ge探测器工艺，更多的工艺细节可以参考下图。

AMF器件概况(Performance)

倒锥耦合结构和垂直光栅耦合结构是PIC芯片中最关键的两个基础耦合器件，是与外界光纤连接的主要途径，PIC芯片与光纤的耦合封装也是现阶段硅光发展的主要障碍之一，因为光芯片的很大部分成本都花在繁琐的封装上了。由于倒锥需要很细的波导结构(通常要求尖端波导宽度小于200nm)，而光栅对工艺精度要求也很苛刻，如果加工导致光栅周期的偏差，会导致耦合中心波长偏移，所以这两种器件在很大程度上取决于加工平台的工艺节点。AMF凭借先进的193nm 步进扫描式光刻技术，能够实现100nm最小波导尺寸，使得AMF能够实现单端1.5dB的端面耦合以及4dB的垂直光栅耦合，波导传输损耗也只有1.5dB/cm。有源器件方面，AMF提供40GHz Ge探测器，50GBuad MZM调制器以及用于相位调制的热移相器，半波功率25mW/0.5mW(区别在于是否有隔热槽)。除此之外，AMF工艺也支持Si+SiN两层波导结构，Si波导层与SiN波导层之间的耦合损耗小于0.2dB。

AMF 193nm浸没扫描式光刻技术

光学超表材料是基于光子晶体学，利用CMOS半导体工艺，在芯片表面制作一些亚波长周期性结构，从而实现一些特殊的功能，例如光学透镜(Lens)，偏振片(PBF)，半波片(HBF)，颜色滤波片(Filter)，光束偏转器(Beam deflector)等。光学超表面通常应用于可见光到近红外/中红外波段，由于超表面通常需要亚波长周期性结构，对应的工艺节点要求很高，尤其是可见光波段的应用，最小工艺尺寸需要控制在100nm左右。由于对尺寸要求很高，现阶段大部分光学超表面器件的加工，都是基于电子束光刻(E-beam)或聚焦离子束(FIB)这两种技术（关于E-beam的介绍，请查阅Y1D24—硅光工艺DUV与E-beam），但是这两种工艺显著的缺点就是加工速度非常缓慢，不利于大规模商业化生产。因此AMF利用193nm浸没式光刻技术，在超表面领域开展了很多验证性实验，并取得了一些代表性的研究成果，用于证明该工艺的可行性以及AMF的加工能力，更多的详细内容，可以参考文献【1】。

AMF 多项目晶圆服务(MPW)

CompoundTek

在新加坡，除了AMF以外，还有CompoundTek也提供硅光芯片MPW服务。支持Si和SiN芯片加工，工艺技术支持DUV-193nm immersion/ DUV KrF scanner/ 365nm i-line scanner。CompoudTek每年提供六流片机会，流片周期为2个月（不知道实际周期能不能能达到这么高效，如果真有这速度，那还是算比较快的了）。例外CompoundTek支持非MPW服务，即单一用户购买整个光罩（Reticle）面积，这适用于较大型PIC设计加工，这种加工一年有两次机会。

新加坡相关机构院校

做集成光学研究主要院校：新加坡国立大学，南洋理工大学

参考文献

【1】DOI: https://doi.org/10.1515/nanoph-2020-0063

（才疏学浅，如果你发现有什么不对的地方，还请多指正，谢谢）

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