فوٽونڪ انٽيگريٽڊ سرڪٽ جي ڊيزائن

ڊيزائنفوٽونڪانٽيگريٽيڊ سرڪٽ

فوٽونڪ انٽيگريٽڊ سرڪٽس(PIC) اڪثر ڪري رياضياتي اسڪرپٽ جي مدد سان ٺاهيا ويندا آهن ڇاڪاڻ ته انٽرفيروميٽر يا ٻين ايپليڪيشنن ۾ رستي جي ڊيگهه جي اهميت هوندي آهي جيڪي رستي جي ڊيگهه لاءِ حساس هوندا آهن.تصويرهڪ ويفر تي گھڻن تہن (عام طور تي 10 کان 30) کي پيٽرنگ ڪندي تيار ڪيو ويندو آهي، جيڪي ڪيترن ئي پوليگونل شڪلن تي مشتمل هوندا آهن، جيڪي اڪثر GDSII فارميٽ ۾ پيش ڪيا ويندا آهن. فوٽو ماسڪ ٺاهيندڙ کي فائل موڪلڻ کان اڳ، ڊيزائن جي درستگي جي تصديق ڪرڻ لاءِ PIC کي نقل ڪرڻ جي قابل هجڻ تمام ضروري آهي. نقل کي ڪيترن ئي سطحن ۾ ورهايو ويو آهي: گھٽ ۾ گھٽ سطح ٽي-dimensional electromagnetic (EM) نقل آهي، جتي نقل ذيلي طول موج جي سطح تي ڪئي ويندي آهي، جيتوڻيڪ مواد ۾ ايٽم جي وچ ۾ رابطي کي ميڪرو اسڪوپڪ پيماني تي سنڀاليو ويندو آهي. عام طريقن ۾ ٽي-dimensional finite-difference Time-domain (3D FDTD) ۽ eigenmode expansion (EME) شامل آهن. اهي طريقا سڀ کان وڌيڪ صحيح آهن، پر پوري PIC نقل وقت لاءِ غير عملي آهن. ايندڙ سطح 2.5-dimensional EM نقل آهي، جهڙوڪ محدود فرق بيم تبليغ (FD-BPM). اهي طريقا تمام تيز آهن، پر ڪجهه درستگي قربان ڪن ٿا ۽ صرف پيراڪسيل تبليغ کي سنڀالي سگهن ٿا ۽ مثال طور، گونج ڪندڙن کي نقل ڪرڻ لاءِ استعمال نٿا ڪري سگهجن. ايندڙ سطح 2D EM سموليشن آهي، جهڙوڪ 2D FDTD ۽ 2D BPM. اهي پڻ تيز آهن، پر محدود ڪارڪردگي آهن، جيئن اهي پولرائيزيشن روٽيٽرز کي نقل نٿا ڪري سگهن. هڪ وڌيڪ سطح ٽرانسميشن ۽/يا اسڪيٽرنگ ميٽرڪس سموليشن آهي. هر مکيه جزو کي ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ سان هڪ جزو ۾ گهٽايو ويندو آهي، ۽ ڳنڍيل ويو گائيڊ کي فيز شفٽ ۽ اٽينيوشن عنصر ۾ گهٽايو ويندو آهي. اهي سموليشن انتهائي تيز آهن. آئوٽ پُٽ سگنل ٽرانسميشن ميٽرڪس کي ان پٽ سگنل سان ضرب ڪندي حاصل ڪيو ويندو آهي. اسڪيٽرنگ ميٽرڪس (جن جا عنصر S-پيرا ميٽرز سڏجن ٿا) جزو جي ٻئي پاسي ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ سگنل ڳولڻ لاءِ هڪ پاسي ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ سگنلن کي ضرب ڏئي ٿو. بنيادي طور تي، اسڪيٽرنگ ميٽرڪس عنصر اندر عڪس تي مشتمل آهي. اسڪيٽرنگ ميٽرڪس عام طور تي هر طول و عرض ۾ ٽرانسميشن ميٽرڪس کان ٻه ڀيرا وڏو هوندو آهي. خلاصو، 3D EM کان ٽرانسميشن/اسڪيٽرنگ ميٽرڪس سموليشن تائين، سموليشن جي هر پرت رفتار ۽ درستگي جي وچ ۾ واپار پيش ڪري ٿي، ۽ ڊزائنر ڊيزائن جي تصديق جي عمل کي بهتر بڻائڻ لاءِ پنهنجي مخصوص ضرورتن لاءِ سموليشن جي صحيح سطح چونڊيندا آهن.

جڏهن ته، ڪجهه عنصرن جي برقي مقناطيسي نقل تي ڀروسو ڪرڻ ۽ پوري PIC کي نقل ڪرڻ لاءِ اسڪيٽرنگ/ٽرانسفر ميٽرڪس استعمال ڪرڻ فلو پليٽ جي سامهون مڪمل طور تي صحيح ڊيزائن جي ضمانت نٿو ڏئي. مثال طور، غلط حساب ڪيل رستي جي ڊيگهه، ملٽي موڊ ويو گائيڊ جيڪي مؤثر طريقي سان هاءِ آرڊر موڊس کي دٻائڻ ۾ ناڪام ٿين ٿا، يا ٻه ويو گائيڊ جيڪي هڪ ٻئي جي تمام ويجهو آهن جيڪي غير متوقع ڪپلنگ مسئلن جو سبب بڻجن ٿا، نقل دوران اڻ ڄاتل رهڻ جو امڪان آهي. تنهن ڪري، جيتوڻيڪ جديد تخليقي اوزار طاقتور ڊيزائن جي تصديق جون صلاحيتون مهيا ڪن ٿا، ان کي اڃا تائين ڊزائنر پاران عملي تجربي ۽ ٽيڪنيڪل ڄاڻ سان گڏ، عملي تجربي ۽ ٽيڪنيڪل ڄاڻ سان گڏ، اعليٰ درجي جي نگراني ۽ محتاط معائني جي ضرورت آهي.

هڪ ٽيڪنڪ جنهن کي اسپارس ايف ڊي ٽي ڊي سڏيو ويندو آهي، 3D ۽ 2D ايف ڊي ٽي ڊي سموليشن کي مڪمل پي آءِ سي ڊيزائن تي سڌو سنئون انجام ڏيڻ جي اجازت ڏئي ٿي ته جيئن ڊيزائن جي تصديق ڪري سگهجي. جيتوڻيڪ ڪنهن به برقي مقناطيسي نقلي اوزار لاءِ تمام وڏي پيماني تي پي آءِ سي کي نقل ڪرڻ ڏکيو آهي، پر اسپارس ايف ڊي ٽي ڊي هڪ وڏي مقامي علائقي کي نقل ڪرڻ جي قابل آهي. روايتي 3D ايف ڊي ٽي ڊي ۾، نقلي برقي مقناطيسي ميدان جي ڇهن حصن کي هڪ مخصوص مقداري حجم اندر شروع ڪندي شروع ٿئي ٿي. جيئن وقت اڳتي وڌندو آهي، حجم ۾ نئين فيلڊ جزو جو حساب ڪيو ويندو آهي، ۽ انهي طرح. هر قدم کي تمام گهڻو حساب جي ضرورت هوندي آهي، تنهنڪري ان ۾ گهڻو وقت لڳندو آهي. اسپارس ايف ڊي ٽي ڊي ۾، حجم جي هر نقطي تي هر قدم تي حساب ڪرڻ جي بدران، فيلڊ حصن جي هڪ فهرست برقرار رکي ويندي آهي جيڪا نظرياتي طور تي هڪ من ماني وڏي حجم سان مطابقت رکي سگهي ٿي ۽ صرف انهن حصن لاءِ حساب ڪري سگهجي ٿي. هر وقت جي قدم تي، فيلڊ حصن سان ملندڙ پوائنٽ شامل ڪيا ويندا آهن، جڏهن ته هڪ خاص طاقت جي حد کان هيٺ فيلڊ حصن کي ڇڏيو ويندو آهي. ڪجهه جوڙجڪ لاءِ، هي حساب روايتي 3D ايف ڊي ٽي ڊي کان تيزيءَ جا ڪيترائي آرڊر ٿي سگهي ٿو. جڏهن ته، اسپارس FDTDS منتشر ڍانچي سان ڊيل ڪرڻ وقت سٺو ڪم نه ڪندا آهن ڇاڪاڻ ته هن ٽائيم فيلڊ تمام گهڻو پکڙيل آهي، نتيجي ۾ فهرستون تمام ڊگهيون ۽ منظم ڪرڻ ڏکيون آهن. شڪل 1 پولرائيزيشن بيم اسپلٽر (PBS) وانگر 3D FDTD سموليشن جو هڪ مثال اسڪرين شاٽ ڏيکاري ٿو.

شڪل 1: 3D sparse FDTD مان سموليشن جا نتيجا. (A) سموليشن ڪيل ساخت جو هڪ مٿاهون نظارو آهي، جيڪو هڪ هدايتي ڪپلر آهي. (B) ڪواسي-TE ايڪسائيٽيشن استعمال ڪندي سموليشن جو هڪ اسڪرين شاٽ ڏيکاري ٿو. مٿي ڏنل ٻه ڊاگرام ڪواسي-TE ۽ ڪواسي-TM سگنلن جو مٿاهون نظارو ڏيکارين ٿا، ۽ هيٺ ڏنل ٻه ڊاگرام لاڳاپيل ڪراس-سيڪشنل نظارو ڏيکارين ٿا. (C) ڪواسي-TM ايڪسائيٽيشن استعمال ڪندي سموليشن جو هڪ اسڪرين شاٽ ڏيکاري ٿو.