窒素プラズマ活性化を用いたⅢ-V/Si直接貼り付けとそのハイプリッドレーザへの応用

摘要

Ⅲ-V/Si hybrid integration with direct bonding is an attractive way to realize large scale photonic integrated circuits. Since plasma activated bonding is expected to have a higher bonding strength at a lower heating temperature, in comparison with conventional bonding methods, realization of highly efficient hybrid laser is expected. In this paper, by utilizing N_2 plasma activated bonding, InP/Si bonding strength and PL intensity after the bonding was investigated, and even at bonding temperature of 150℃, bonding strength of 0.7 MPa enough for fabricating lasers was obtained, while over 70% PL intensity was sustained after the bonding. Moreover, GaInAsP/Si hybrid laser was fabricated with low bonding temperature of 150℃ compared with conventional reports, and threshold current density of 850 A/cm~2 was achieved.%直接貼り付けを用いたⅢ-V/Siハイプリッド集積は、次世代大規模光集積回路の実現において有力な方法である。ブラズマ活性化貼り付け法は従来の直接貼り付け法と比較して、低温加熱で高い貼り付け強度の実現が可能とされており、これを利用することで高効率ハイプリッドレーザの実現が期待される。今回、窒素プラズマ活性化貼り付け法を用い、inP/Si貼り付け強度および貼り付け後PL強度のプロセス温度依存性を調べ、150℃の貼り付け時に室温貼り付け時と比較して70%以上のPL強度を維持しつつ、レーザ作製に耐えうる貼り付け強度が得られることを確認した。これらの技術を用い、従来報告と比較して150℃という低温貼り付けでGalnAsP/Siハイプリッドレーザを作製し、しきい値電流密度850A/cm~2を実現した。