研究：フォトニックワイヤボンディング

本集積モジュールを作製するには，紫外線硬化樹脂の3次元構造体加工が要求されます．この要求を満足する微細加工技術として，紫外線硬化樹脂に数100フェムト秒の近赤外線パルス光を照射することで，集光スポットのみで材料が硬化する2光子吸収による高精度光造形があります．当研究室では将来的なオンチップ光通信の実現のために，この技術を用いることを検討しています．その一環として，Si基板上にハイブリッド実装したGaInAsP/InP横方向注入型（LCI）レーザ及び光検出器（レーザと同構造）間をPWBにより接続し，その際の特性を明らかにすることで，さらなる性能向上に向けて研究を行っています．

Ⅰ. PWB断面形状の検討と対策

波長1.55µmの光を伝搬する際，PWBの断面形状は新円かつ直径<1.0µmであることが有効的であるとわかっています．実際の形状ではアスペクト日が1ではありません(図2)．当研究室では，性能の向上に向けて，新円に近づくよう，工夫を凝らしています．

Ⅱ. PWBによる伝搬の確認

本研究では，Si基板上に樹脂接合したⅢ-Ⅴ族化合物半導体薄膜レーザを用いています．化合物半導体を200 nm程度に薄くした後，上下を低屈折率誘電体で挟むことにより，活性層の光閉じ込め係数を通常の半導体構造に比べて3倍程度まで高めることができ，閾値として1mA以下の低消費電力動作を可能としています．図3で示すように，PWBでのチップ間伝送を実現しています．

List of reports

Journal Papers

• (1) Z. Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, Y. Atsumi, J. Kang, Y. Hayashi, J. Suzuki, E. Murai, T. Hiratani, N. Nishiyama, T. Tanaka, and S. Arai, “Investigation of Optical Interconnection by using Photonic wire bonding”, The 15th Int’l Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2014), Vilnius, Lithuanian, We2-O-1, Jun. 2014.

International Conferences

• (1) Z. Gu, T. Amemiya, J. Suzuki, E. Murai, J. Kang, H. Takuo, N. Nobuhiko, and S. Arai, “Investigation of connecting method between Si/Ⅲ-Ⅴ by using photonic wire bonding”, Technical Meeting of IEICE, SiPH 2013, Tokyo, Japan, P-7, Nov. 2013.
• (2) Z. Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, Y. Atsumi, J. Kang, T. Hiratani, Y. Hayashi, J. Suzuki, N. Nishiyama, T. Takuo, and S. Arai, “Optical Transmission between Ⅲ-Ⅴ Chips on Si by Using Photonic Wire Bonding”, Technical Report of IEICE, OPE2014, Tokyo, Japan, Dec. 2011.
• (3) Z.Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, J. Kang, T. Hiratani, Y, Hayashi, J. Suzuki, N. Nishiyama, T. Tanaka, and S. Arai, “Optical Interconnection between Ⅲ-Ⅴ chips on Si by using Photonic Wire Bonding”, The 4th International Symposium on Photonics and Electronics Convergence, ISPEC2014, P-4, Nov. 2014.

Domestic Conferences

• (1) Z. Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, J. Suzuki, E. Murai, J. Kang, T. Hiratani, Y. Atsumi, N. Nishiyama, T. Takuo, and S. Arai, “Analysis of Transmission Characteristics between Si chips with Photonic Wire Bonding”, The 61th Spring Meeting, The Japan Society of Applied Physics and Related Societies, 17p-PA2-18, Kanagawa, Japan, Mar. 2014.
• (2) Z. Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, J. Kang, T. Hiratani, Y. Hayashi, J. Suzuki, N. Nishiyama, T. Takuo, and S. Arai, “Optical interconnection between Ⅲ-Ⅴ chips on Si by using photonic wire bonding”, The 2014 IEICE Society Conf., C-4-13, Tokushima, Japan, Sept. 2014.