【公開日：2025.07.28】【最終更新日：2025.07.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0080
利用課題名 / Title
シリコン基板上誘電体光パッシブ回路の試作/Fabrication of optical passive circuit on silicon substrate
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI
指定なし/No Designation
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
レーザ,光回路,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,CVD,光導波路/ Optical waveguide
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)
谷川 達也
所属名 / Affiliation
IMRA AMERICA, INC. 日本支店
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
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
TU-063：i線ステッパ
TU-151：LPCVD
TU-205：アルバックICP-RIE#1
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
レーザ光源に利用する高機能光部品の開発に向けて、東北大学試作コインランドリの設備を利用して光部品の基本要素となる低損失光導波路の工程検討を行った。
実験 / Experimental
レーザ光源の発振波長である1550nm帯において低損失な膜を得るために、光導波路コア層となる窒化シリコン(Si3N4)の成膜方法として減圧化学気相成長(Low Pressure Chemical Vapor
Deposition : LPCVD)法を用いた。また、基板には酸化シリコン(SiO2)下地層をあらかじめ形成したシリコン(Si)基板を用いた。成膜時に高い残留応力を有するLPCVD-Si3N4膜において所望のコア層膜厚(1000nm)を得るために、応力緩和構造を下地層に形成しクラック発生を抑制することを試みた。
(1)パターン形成
i線ステッパ(CANON FPA-3030i5+)を用いたレジストパターン形成と、ICPドライエッチング(Ulvac CE-300I)を用いたSiO2エッチングにより、SiO2下地層の全面（所望の導波路構造領域を除く）に格子状の応力緩和構造を形成した。
(2)SiN成膜
LPCVD(System
Service)を用いて、チャンバ温度：750℃、圧力：40Pa、SIH2Cl2：40ccm、NH3：4000ccmの条件にて成膜を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Si3N4成膜は従来実績のある膜厚350nm以下の成膜サイクルを用いて、サンプルの表面状態（クラック発生有無）確認しながら繰返し行った。下地層となるSiO2に応力緩和を目的としたトレンチ構造を導入することにより、従来の平面基板上では困難であった1000nmを超える厚さのクラックフリーSi3N4膜が得られることを確認した。今後は下地層および応力緩和構造の最適化を進めることで、より厚膜のSi3N4成膜が可能になると考えられる。
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)
謝辞 本課題は、国立研究開発法人情報通信研究機構Beyond 5G研究開発促進事業「超低雑音信号発生技術に基づく300GHz帯多値無線通信に関する研究開発」の委託研究により行った。
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