王培勳

隨著通訊領域對於更高傳輸速率的要求日益增加，人們開始尋求比起傳統的銅線傳輸更具優勢的解決方案。在這方面，矽光子學的應用成為了一個受人矚目的選擇。矽光子學利用光波導技術，不僅具有更高的傳輸速率和更寬的頻寬，還能夠降低能量損耗。矽光子系統主要由光子電路和電子電路兩部分組成，以實現信號的傳輸和計算。首先，電訊號經過雷射調製器轉換為光訊號，然後通過光纖和光波導進行傳輸，最後由光接收器將光訊號轉換回電訊號。在光纖通訊中，高功率寬頻的光源，如光學放大器、拉曼雷射等，在通訊、醫學和光譜學等領域扮演著重要的角色。然而，在矽光子領域的多層次整合及低成本大量生產這個議題，是目前較為缺乏的，例如U-Groove（on-chip）結構、Heater（on-chip）結構，目前在製程整合上的研究都還處於雛形階段，更難以實行具有商業經濟效益的量產。在這項研究中，透過在 6 英寸全晶圓上使用經濟高效的 I-line步進微影技術整合波導微諧振器和U-Groove結構作為一個起始研究，未來可進一步使用8吋甚至12吋工藝，並整合更多元件結構。在研究中顯示，已實現低損耗氮化矽（SiN）波導微諧振器的品質（Q）因數高達105，成品之晶片能承受高功率且維持長時間穩定性。此外，波導微諧振器和U-Groove結構還能透過六吋全晶圓製程整合，提供耦合和封裝的長期穩定性解決方案，並在整個 II 晶圓內驗證了不同晶片區域的均勻性，顯示了所製造的矽光子裝置的良好品質。本研究顯示，這項光子元件的製程整合，可提供大規模生產、高產量和高均勻性製造的潛力。