混合矽激光器將III-V族半導體(ti) （如砷化镓和磷化銦）的發光特性與(yu) 成熟的矽製造技術相結合。這些激光器引起了相當大的關(guan) 注，因為(wei) 它們(men) 可以將光子和微電子元件集成在一個(ge) 單一的矽芯片，獲得價(jia) 格低廉、可批量生產(chan) 的光學器件。它們(men) 具有廣泛的應用前景，從(cong) 短距離數據通信到高速、長距離光傳(chuan) 輸。

然而，在目前的生產(chan) 過程中，在單獨的III-V半導體(ti) 晶片上製造激光器，然後將其單獨對準每個(ge) 矽器件——這是耗時又昂貴的工藝，限製了芯片上激光器的數量。為(wei) 了克服這些局限性，來自A*STAR數據存儲(chu) 研究所的Doris Keh-Ting Ng及其同事開發了一種用於(yu) 生產(chan) 混合III-V半導體(ti) 和絕緣體(ti) 上矽薄膜（SOI）光學微腔的創新方法。這大大降低了製造工藝的複雜性，使器件結構更加緊湊。

500nm直徑微盤的斜角掃描電子顯微鏡圖像。圖片由A*STAR數據存儲(chu) 研究所提供

“蝕刻整個(ge) 腔體(ti) 是非常有挑戰性的，”Ng說。“目前，沒有一個(ge) 單一的蝕刻配方和掩模，允許能在整個(ge) 微腔蝕刻，所以我們(men) 決(jue) 定開發一種新的方法。”

通過首先使用SOI層間熱鍵合工藝將III-V半導體(ti) 薄膜附著到氧化矽（SiO2）晶片上，它們(men) 產(chan) 生很強的鍵合，消除了對氧化劑如食人魚刻蝕液或氫氟酸的需要。而且通過使用雙硬掩模技術來蝕刻到預期層的微腔，他們(men) 消除了使用多重覆蓋光刻和蝕刻周期的要求——這是一個(ge) 具有挑戰性的過程。

Ng解釋說：“我們(men) 的方法減少了製造步驟數，減少了危險化學品的使用，並且整個(ge) 過程隻需要一個(ge) 光刻步驟來完成。”

該工作首次引入了一種新的異質核配置和集成製造工藝，它將低溫SiO2層間鍵合與(yu) 雙硬掩模、單光刻圖案結合起來。

Ng說：“這一過程不僅(jin) 能製造出異質核器件，而且大大減少了製造工藝的難度，並且可以作為(wei) 研究領域的另一種混合微腔使用。”