Résonateurs à cristaux photoniques utilisant des procédés CMOS.

Des tentatives ont été entreprises pour réduire la consommation d'énergie en traitant des informations qui étaient auparavant traitées électriquement sous forme de signaux, mais qui le sont désormais sous forme de lumière. En particulier, la recherche sur la photonique du silicium, qui vise à réduire la consommation d'énergie des systèmes en remplaçant le câblage des puces par de la lumière, a été active. La recherche actuelle sur la photonique au silicium se concentre sur le développement de technologies liées à la transmission de la lumière à l'intérieur de la puce, mais à l'avenir, la lumière pourrait également jouer un rôle dans le traitement des signaux afin de réaliser des économies d'énergie ultimes. À cette fin, des éléments appelés résonateurs à cristaux photoniques, qui peuvent fortement confiner la lumière, sont considérés comme essentiels.

Sur cette base, l'objectif de cette recherche était d'incorporer les cristaux photoniques comme nouvel élément de la photonique du silicium. Cette intégration n'a pas été réalisée jusqu'à présent en raison de deux inconvénients : tout d'abord, la différence entre les méthodes de fabrication. Les éléments photoniques en silicium sont de plus en plus souvent fabriqués par photolithographie dans le cadre du processus CMOS, en vue d'une intégration future et d'une intégration avec des éléments CMOS. En revanche, les cristaux photoniques sont fabriqués par lithographie par faisceau d'électrons. Les éléments photoniques en silicium sont constitués de SiO₂(dioxyde de silicium), alors que les cristaux photoniques classiques nécessitent une structure réticulée. Les dispositifs conventionnels étaient donc difficiles à intégrer sur une même puce de silicium.

On pensait que les cristaux photoniques étaient impossibles à fabriquer avec la précision de la photolithographie, le principal procédé CMOS, mais ce problème a été surmonté en adoptant une conception connue sous le nom de type variation de largeur, illustrée à la figure 1(a). En fait, dans le résonateur appelé L3, les trous voisins se collent les uns aux autres, ce qui rend impossible la fabrication précise de l'élément.