半導体レーザーとシリコン光導波路を接続する技術（後編）：福田昭のデバイス通信（159） imecが語る最新のシリコンフォトニクス技術（19）（1/2 ページ）

後編では、半導体レーザーとシリコン光導波路を接続する技術のうち、シリコンウエハーにレーザーダイを貼り付ける「ダイ・ウエハー・ボンディング」と、シリコンウエハーにレーザーダイをフリップチップ接続する「フリップチップ・レーザー」について解説する。

[福田昭，EE Times Japan]

シリコン光導波路のウエハーにInP系レーザーダイを貼り付ける

　今回は前後編の後編である。前編を覚えておられない方や未読の方は、一度、前編を読まれてから、本編をお読みすることを強くおすすめする。

　後編では、半導体レーザーとシリコン光導波路を接続する代表的な3種類の技術の中で、残りの2つをご紹介する。1つは、シリコンウエハーにレーザーダイを貼り付ける方式（ダイ・ウエハー・ボンディング）である。もう1つは、シリコンウエハー（あるいはシリコンダイ）にレーザーダイをフリップチップ接続する方式（フリップチップ・レーザー）である。いずれもレーザーに必須の光共振器（反射鏡）の全部あるいは一部をシリコン光導波路に形成しているという、共通の特徴を備える。

　シリコンウエハーにレーザーダイを貼り付ける方式（ダイ・ウエハー・ボンディング）は、Intelとカリフォルニア大学サンタバーバラ校が共同で開発した。シリコン光導波路を形成したシリコンダイ、あるいはシリコンウエハーに、InP系半導体レーザーを貼り合わせる。ここで重要なのは、InP系半導体レーザーの細長い発光部と、細長いシリコン光導波路が物理的に重ね合わされることである。

シリコンウエハーにレーザーダイを貼り付ける方式（ダイ・ウエハー・ボンディング）の概要。Intelとカリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB：University of California, Santa Barbara）が共同で開発したもの。出典：Intel（クリックで拡大）

　両者が重ね合わされているので、InP系レーザーダイで発生した光は、シリコン光導波路へと導かれる。シリコン光導波路には回折格子（グレーティング）による反射鏡の共振器が形成してあり、光を反射してInP系レーザーに戻すことで、光を増幅するとともに、波長の選択性を高めている。

　この方式の優れている点は、数多くの半導体レーザーとシリコン光導波路を配列して一気に接着できることだ。原理的には、1000個を超える半導体レーザーとシリコン光導波路を一括して接続することも可能である。超多チャンネルの波長多重光源を形成できる。

シリコン光導波路の回折格子（グレーティング）型反射鏡によってInP系レーザーの光を共振させる構造の概念図。出典：Intel（クリックで拡大）