world news シリコンフォトニクス 標準ワイヤーボンディング技術で Ge ディテクタの帯域が 2 倍に 金線 アクティブシリコン光回路の中には、 フォトディテクタ材料としてゲルマニ ウム（ Ge ） を利用し、ハイブリッドシス G S テムを作ることで恩恵を受ける形態が 横 p-i-n 接合構造のいずれかを採る。横 構造は 3dB 帯域 120GHz であるが、そ G Al SiO2 ある。このようなゲルマニウム導波路 結合フォトディテクタは、垂直または G G S G Ge Si 図 1 左が、従来の垂直 p-i-n ジャンクション Ge ディテクタで、電極全体が 1 つになっている。 右は、変更した Ge ディテクタで、分離された 3 つの部分からなる。これらの電極は、標準的な ワイヤーボンディングプロセスによって金線で接続され、単一の電極を構成する。これによりイ ンダクタンスが増加し、ディテクタの帯域が向上する。 れよりも作製が容易な垂直構造は 3dB 30GHz 帯域を超えるのは難しかった。 え（図 1 ） 、実際の光検出部分は変えな ボンディングしてデバイスは完成。 これは非常に複雑な技術を多く使用し いでそのままにした。次に、研究チー ワイヤーボンディングによって応答 ているためである。 ムは、2 本の金線を導入して 2 つの個 性が、1550nm、−3V バイアス電圧で1 最近、中国の華中科技大と華為技術 別接地電極を接続した。金線はインダ から 0.85A/W にわずかに低下した。こ （ファーウェイ・テクノロジーズ） の研究 クタを形成しており、インダクタンス値 れはワイヤーの抵抗に起因するもので 者たちは、従来の垂直 p-i-n 接合 Geディ は金線のサイズと長さに依存する。 ある。−0.5Vのバイアス電圧では、ワイ テクタの速度を 30GHz から 60GHz に 例えば、ディテクタは、約 450μm 長、 ヤーボンディングによってダークカレン 高める簡単な方法を考案した 。この 25μm 径の金線を用いて作製できる。こ トは 64 から 61nA にわずかに減少した。 技術は ､ 標準的なワイヤーボンディング れによりインダクタンスと抵抗は、広い周 ディテクタの周波数応答は、1550nm 技術を利用して金線をディテクタの個 波数域でそれぞれ 1nH/mmと2Ω/mm 波長の光を出力約 5dBmで、クリーブし 別接地電極に導入する。 になる。このデバイスでは、ディテクタ たファイバでデバイスに結合して計測 いわゆるRC寄生パラメータ （RとCは、 の帯域が 30GHz から 60GHz に倍増す した。周波数が高いとジッタが若干見 それぞれフォトディテクタ等価回路の ることが、計算により分かっている。 られたが、これは計測に使用した電線 （1） 抵抗と容量を表す）が ､ ディテクタの高 と接続の帯域制限のためである。3dB 実験が概念を実証 応答が 60GHzを超えていることが確認 テクタの RC回路にインダクタ（ L ） を導 実験用のGeフォトディテクタは、0.18 された。 入して、いわゆる RLC 回路を作るこ μm CMOSプロセスを用いてシンガポー ワイヤーボンディング技術は Ge 導波 とで高速動作が可能になる。これは導 ルのマイクロエレクトロニクス研究所 路ディテクタ作製の標準的な部分であ 入したインダクタンスが、容量の影響 （ IME ）でシリコンウエハ上に作製され るので、ここに示した方法に特別な製 の一部を相殺するためである。 た。まず、500nm 幅のシングルモード 造プロセスは必要でないことを研究チ 複雑なオンチップインダクタを作る チャネル導波路をシリコンに作製、そ ームは指摘している。また、ボンディン 代わりに、研究グループは金線をGeデ れに加えてグレーティングカプラを深 グしたワイヤーは簡単に除去でき、長 ィテクタにワイヤーボンドするだけで さ70nmにエッチングし、光がディテク さや直径が同じでも違っても、再度ワイ 「オフチップ」インダクタを作製している タに垂直結合するようにした。次に、全 ヤーをボンディングすることができる。 （ただし、ワイヤーは実際にはGeディテ 体で約 700nm の Ge ドープ層を成長さ （ John Wallace ） クタ自体にある） 。そうするために研究 せ、続いてエッチングした。さらに金 チームは、ディテクタの単一の従来型 属を堆積して電極を形成した。成形加 電極全体を、分離した 3 つの部分に変 工後に全体長約 450μm の金線 2 本を 速動作を制約している。しかし、ディ 14 2016.1 Laser Focus World Japan 参考文献 （ 1 ）G . Chen et al., Opt. Express（ 2015 ）; doi: 10.1364/OE.23.025700. LFWJ
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