日经产业报道：硅光子技术中的光源

11/24/2009, 原文链接 http://china.nikkeibp.com.cn/news/semi/48956-20091124.html?ref=ML

作为光源的激光器是最难在Si底板上安装的元件。现在，利用CMOS工艺在Si底板上形成激光器的技术尚未确立。在Si底板外部安装激光器是目前最为现实的方法。与此同时，在Si底板上形成激光器方面克服技术难题的结果不断出现。 
　　在Si底板上形成激光器的方式大致分为两种。第一，利用成膜工序或安装工序在Si底板上形成化合物半导体类激光器。第二，把Si的带状结构改变为直接跃迁型，使其激光振荡。 
　　第一种方法已经得到了英特尔的验证。该公司开发出了在高温高压环境下使AlGaInAs激光器发光层与形成于Si底板的波导相互连接的工艺。发光层发射的光线与Si波导共振产生激光。试制确认了波长为1.577μm的振荡，并在200mA驱动时获得了1.8mW的输出功率。 
　　英特尔开发的方法也易于支持大容量光传输不可缺少的波分复用。因为该方法能够通过改变Si波导（相当于共振器）的设计控制振荡波长。通过在底板上集成采用不同设计的Si波导，可以在同一底板上形成振荡波长各异的多个激光器。 

使Si薄膜发光 
　　探索第二种方法的是日立制作。该公司着眼于（100）面单晶Si在膜厚缩小至5nm以下时带状结构向直接跃迁型转变的现象。希望利用该现象，实现利用Si薄膜作为发光层的电流驱动型激光器。 
　　该公司虽然尚未完成Si激光器的振荡验证，但作为前期阶段的光增幅现象已于2008年得到确认。实验中把4.4nm厚Si薄膜产生的光线引入波导，在Si3N4层与SiO2层交错叠加的共振器中对其进行了增幅。虽然光增幅的增益低于理论值若干位，但“其数值只需继续缩小Si膜厚度即可提高”（日立制作所中央研究所纳米电子研究部主任研究员斋藤慎一）。 

安装技术产生附加值 

　　对于硅光子的实用化，安装技术的利用同样是重要因素。 

　　Selete正在开发以低成本在LSI芯片内实施光布线的安装方法：在LSI芯片上倒装形成有波导与光接收元件的SOI（silicon on insulator）底板。该方法能够经由AuSn凸点完成光布线与LSI芯片的电连接。因此在实施光布线时无需次μm等级的校准，能够降低安装成本。 
　　日本东北大学小柳光正的研究小组正在开发配备光布线的转接板。其制作方式是在能够内嵌面发光激光器和光电二极管的Si转接板上叠加聚合物光波导（图16）。转接板与LSI芯片经由金属凸点，借助Si通孔连接。使用该转接板后，借助Si通孔三维叠加芯片的模块可以通过光布线相互连接。（记者：大下 淳一）