【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.14】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24RO0004

利用課題名 / Title

微細光学素子の常温常圧接合のための素子形成

利用した実施機関 / Support Institute

広島大学 / Hiroshima Univ.

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）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

接合/Bonding,光デバイス/ Optical Device,リソグラフィ/ Lithography,スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

雨宮　 嘉照

所属名 / Affiliation

広島大学半導体産業技術研究所

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

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators 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

RO-113： マスクレス露光装置
RO-212：高温イオン注入装置
RO-411：エッチング装置（RIE SiO2用）
RO-417：エッチング装置（ICP Poly-Siゲート用）

報告書データ / Report

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

発光素子や受光素子などの光学素子を異種基板上に常温かつ大気圧下で接合することを目的とし、素子形成を行った。素子サイズとしては25µm×100µmの素子形成および常温接合の実績があるので、より微細な10µm×25µmの受光素子について、Silicon-on-Insulator (SOI)基板を用いて形成した。発光素子については窒化ガリウム(GaN)のエピタキシャル基板を用いて形成した。素子作製は広島大学のマスクレス露光装置およびエッチング装置等の設備を利用して行った。

実験 / Experimental

受光素子の作製はSOI基板を用いて行い、p型n型層の形成はイオン注入装置を用いた。素子形状のパターニングはマスクレス露光装置やドライエッチングにより行い、メタルスパッタリングなどにより電極を形成した。発光素子については、ハードマスクとなるシリコン酸化膜をGaNエピタキシャル基板上に堆積させ、ドライエッチングによりシリコン酸化膜やGaN層のエッチングを行い形成した。

結果と考察 / Results and Discussion

SOI 基板上に素子サイズ10µm×25µmのpn接合受光素子を形成した。形成した素子のburied oxide(BOX)層をフッ酸溶液で除去し、酸素プラズマによって表面処理を行い石英基板上へ常温で接合を行った。接合後に電極を形成した素子の光学顕微鏡像の一例をFig.1に示す。石英上にはある程度の領域で均一に常温接合が可能であることが確認できた。発光素子についても、10µm×25µmサイズの形状が形成可能であることが確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Optical microscope image of a fabricated device

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.

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