【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.02.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0201
利用課題名 / Title
ポリマー導波路を用いた光電コパッケージの実装検討
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）計測・分析/Advanced Characterization（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
光デバイス/ Optical Device,光学顕微鏡/ Optical microscope,電子顕微鏡/ Electronic microscope,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,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)
中村 文
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
千田めぐみ, 江頭慶幸,小野瀬保夫
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
郭 哲維,佐藤 平道
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
AT-004：電界放出形走査電子顕微鏡[S4800_FE-SEM]
AT-045：触針式段差計
AT-110：レーザー描画装置〔DWL66+〕
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
人工知能（AI）の急激な拡大により、データセンタにおける大容量かつ低消費電力な光接続が求められている[1]。それに伴い、半導体パッケージ基板の電気配線での電力消費が課題となっている。光電コパッケージでは、電気素子と光素子をパッケージ基板に実装し、低消費電力な光配線を用いてパッケージ基板上を配線することで、電力消費の課題解決を行う[2]。本課題では光電コパッケージでの光配線及び電気配線方法についての検討を行っている。本年度においては、光ナノインプリントでの微細な光配線形成技術についての試作と評価を行った
実験 / Experimental
図1にナノインプリント技術を用いたシリコン光配線形成プロセスを示す。モールドと呼ばれる型を用いてレジストを形成し、シリコン層をエッチングすることで、幅数百nmの微細な光配線が形成される。本試作では条件出しのため、酸化膜層のないシリコンウエハでの試作を行った。NPFにおいては、【NPF107】3次元電界放出形走査電子顕微鏡（エリオニクス）を用いて試作したモールド、レジスト、エッチング後のシリコン層の形状測定を行った。さらに【NPF094】解析用PC（CAD及び近接効果補正用）に搭載されている画像解析ソフトGenSys ProSEMを用いてSEM画像の解析を行い、各工程での導波路幅、形状揺らぎについて評価を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
エッチングによって得られたシリコン配線のSEM画像を図2に示す。パワースペクトル密度分析から導波路の平均幅は 276 nm、ラインエッジラフネス3σ は 4.3 nm であった。段差測定から加工深さは243nmであり、微細シリコン光配線作製のための作製条件を得た。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 光ナノインプリントを用いた光配線作製プロセス
図2. 加工したシリコン層のSEM画像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
[1] S. Sahni et al., "Beyond the Beachfront: Integration of Silicon Photonic I/Os under a High-Power ASIC," 2024 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), San Diego, CA, USA, 2024, pp. 1-3. [2] A. Noriki et al., European Conference on Optical Communications, Belgium, 2020.
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.
- F. Nakamura et al., “Development of fabrication process for silicon waveguide using UV nanoimprint lithography,” 50th International Micro and Nano Engineering Conference, 2024.
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