【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.02.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0064
利用課題名 / Title
シリコンフォトニクスデバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
フォトニクス・プラズモニクス/ Photonics and Plasmonic,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,ALD,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,光導波路/ Optical waveguide,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
渥美 裕樹
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
増田賢一,山崎将嗣,木塚優子
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-011：i線露光装置
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置
AT-093：高速電子ビーム描画装置（エリオニクス）
AT-094：解析用PC（CAD及び近接効果補正用）
AT-099：サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
シリコンフォトニクスは光電子集積性に優れており、大規模データセンタやスーパーコンピュータへの導入が進んでいる。今回、光集積回路フットプリントの低減、光ファイバ実装コストの低減を目的としたループミラー型の光要素デバイスの試作検討を行った。
実験 / Experimental
ボックス層3um、トップシリコン層220nmのSOI基板に対し、電子線描画装置(AT-093)を用いて光回路のパターンニング(ZEP-520A)を行った。描画条件は加速電圧130keV、ビーム電流1.5nA、ドーズ量300uC/um2とした。その後、SF6/C4F8混合ガスを用いICP-RIE装置によりシリコン転写を行った。O2プラズマアッシング、ウェット洗浄によりレジスト除去をしたのちにTEOS-CVD装置にてSiO2クラッド層を2um程度成膜した。最後に、ダイシングソー(NPF054)による裏面ハーフダイシングによりシリコン光導波路の端面だしを行い素子を完成させた。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、多モード干渉分岐素子の光顕写真を示す。本デバイスはループミラーを構成する重要素子であり、ここで分岐された経路同士をループ状につなぐことで低損失に光を逆方向戻すことができる。高加速電圧の電子線描画により微細構造形成が実現された。図2は、ループミラーを用いたマイクロリング共振器の測定スペクトルである。端面間のファブリペロ共振と思われる2,3nm周期の微細な振動がみられるが、リング共振器による共振現象が確認できている。今後は、より端面反射の低減されたデバイス構造開発に取り組む予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 ループミラー
図2 リング共振器スペクトル
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
産総研NPF事務局、および技術支援者の皆様には、いつもご丁寧にご対応いただき感謝を申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件