【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.11】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM0047

利用課題名 / Title

光デバイスの作製

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

光学材料・素子/ Optical materials, フォトニクス・プラズモニクス/ Photonics and Plasmonic

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)

武井 亮平

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

武井亮平

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

武井亮平

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-633：SiO2プラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-615：ICP-RIE装置 [RIE-101iPH]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

SiN光導波路を用いた光集積回路の開発を行うにあたり、 物質材料研究機構微細加工プラットフォームのSiO₂プラズマCVD装置並びにICP-RIE装置を用いて、SiN光導波路の厚膜上クラッド層の形成とTiN/Ti積層膜からなるマイクロヒーターの形成について検討した。

実験 / Experimental

SiN光導波路の形成された基板上に、物質材料研究機構微細加工プラットフォームのSiO₂プラズマCVD装置を用いて厚さ3マイクロメートルのSiO₂を光導波路の上クラッド層として成膜した。成膜温度350℃で成膜速度は70nm/min程度と非常に高速であり、厚膜のSiO₂であっても短時間で成膜が完了した。
その後、SiN光導波路の直上にSiN光導波路を加熱する目的でTiNからなるマイクロヒーターを形成する。上クラッド層の上にTi/TiNを成膜し露光を行った後に、物質材料研究機構微細加工プラットフォームのICP-RIE装置によりCl₂ガス10sccmにBCl₃ガスを5sccmを添加してTi/TiNのエッチングを行った。

結果と考察 / Results and Discussion

光導波路は光の波長よりも小さい領域へ光波を強く閉じ込めて伝搬させるため、例えば光ファイバからの光波を光導波路へ入出力するような場合には大きな光結合損失が発生する。また、クラッド層の厚みが十分でない場合には、その外側に空気やシリコンなどの屈折率が大きく異なる材質が存在していることから結合損失増大の要因となる。成膜した上クラッド層には吸収による光導波路の付加的な損失は認められず、3ミクロンの厚膜を形成したため光波結合におけるモードプロファイルの不整合も抑制され低損失化が達成された。
Ti/TiNマイクロヒーターの形成についても、BCl₃ガスを添加したことによって不動態による残渣なく良好なエッチングが達成された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

This work was supported by Innovative Science and Technology Initiative for Security Grant Number JPJ004596, ATLA, Japan. A part of this work was supported by "Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM)" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT). Proposal Number JPMXP1223AT0135.

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.

1. Ryohei Takei, "SiN photonic waveguide for quantum applications of Cs atoms", MNC2023, 17P-1-66, Nov. 17 (2023)

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