【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM0109

利用課題名 / Title

光導波路用SiNx膜の堆積

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【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）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

キーワード / Keywords

光導波路,光電融合,位相シフタ,ホログラフィック顕微鏡,CVD

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)

一色 秀夫

所属名 / Affiliation

電気通信大学大学院情報理工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

藤谷諭史,村井裕美,菊地雄亮,渡邊恵理子

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

渡辺　英一郎,吉田 美沙

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

NM-612：SiNプラズマCVD装置 [PD-220NL]
NM-624：顕微分光膜厚計 [F54-XY-200-UV]

報告書データ / Report

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

SiO₂/Si基板上にSi窒化（SiNx）膜を堆積し、リソグラフィー、エッチングを用いてSiNx導波路による光回路を形成する。可視域においては干渉計を作製しホログラフィック顕微鏡に展開、光通信波長帯においては選択的に機能性酸化膜を堆積、さらにSiO2クラッドを堆積し光電融合チップを形成する。ARIMにおいては大面積化の為、技術代行として6インチ基板上にLS-CVDによるSi窒化（SiNx）膜の堆積をお願いした。

実験 / Experimental

LS-CVDにより厚さ500nmのSi窒化膜を堆積した基板について、幅3µmの導波路を作製しフッ素樹脂（Cytop）でクラッドを形成した試料について、可視域および赤外域でファイバ結合による光の導波特性の評価を行った。比較としてN₂ガスを使ったパルスDC反応性スパッタで堆積したSi窒化膜についても同様の評価を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

光導波の観測の結果、特に可視域において著しい減衰が見られた。図１にLS-CVDにより堆積したSiNx膜で作製した導波路のHe-Neレーザ光の入射端の様子を示す。導波光は確認できるが、著しい減衰（数十µm）が起きているのが分かる。一方、パルスDC反応性スパッタで堆積したSiNx曲げ導波路では損失数dB/cm で曲率100µmの曲げ導波路が確認できる（図２）。LS-CVDのSiNx膜については、成膜後の測定で屈折率2.10～2.14@632.8nm比較的高めの値が出ており、以上を考慮すると成膜時の窒化が不十分でSiリッチとなり屈折率が高めになっていると推測できる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１　LS-CVD堆積SiNx導波路

図２　反応性スパッタSiNx導波路

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

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. Y. Kikuchi, Y. Murai, K. Okamoto, H. Isshiki, and E. Watanabe,” Design and Fabrication of Si3N4 Waveguide Targeted for Digital Holographic Microscope”, Photonic device workshop 2023 (PDW2023), Dec.7-8, 2023, Tokyo, Japan.
2. S. Fujiya, D. Yamashita, and H. Isshiki,” Fabrication of SiNx/HZO waveguides toward nonvolatile phase shifter”, Photonic device workshop 2023 (PDW2023), Dec.7-8, 2023, Tokyo, Japan.

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