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Low temperature bonding for integrated photonics application

Research Project

Project/Area Number 20H02207
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Takigawa Ryo  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (80706846)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 祐也  国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 研究員 (30754791)
坂本 高秀  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70392727)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords低温接合 / 透明性接合界面 / 集積フォトニクス / 電気光学デバイス / LNOI光変調器 / 低駆動電圧LNOI/Si光変調器 / 大口径LNOI/Siウエハ / 半導体ウエハ接合 / 薄膜LNOI/Si光変調器 / LNOI/Si光変調器 / 透明接合界面 / 高機能接合界面
Outline of Research at the Start

集積フォトニクス基盤技術として、透明性を有する高機能接合界面を創成するとともに、超高速光変調を可能とする酸化物電気光学結晶の異種材料集積化を実現する。本研究では、透明接合界面を利用した酸化物の低温ウエハ接合技術を開発し、Si上への酸化物光集積回路の基盤製造技術としての確立を目指す。さらに、他の酸化物材料に対しても本接合法の適用性検証を行い、汎用的なデバイス製造技術としての展開も視野に入れる。

Outline of Final Research Achievements

As next-gen manufacturing technology of integrated photonics, we have developed a low-temperature wafer bonding technique of oxides using a highly transparent bonding interface, and successfully integrated an optical waveguide-typed modulator consisting of an electro-optic crystal on Si platform. The applicability of this low-temperature bonding technique to other materials was also investigated and its effectiveness was demonstrated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により得られた透明性接合界面を利用した光学酸化物の低温ウエハ接合技術は、次世代の異種材料集積フォトニクス具現化のための基盤製造技術として期待される。また、形成された多様な異種材料間のナノ接合界面近傍における原子スケール解析を通じて得られた知見は、将来の接合メカニズム解明に向けて学術的な意義は大きい。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Fabrication of heterogeneous LNOI photonics wafers through room temperature wafer bonding using activated Si atomic layer of LiNbO3, glass, and sapphire2023

    • Author(s)
      Watanabe Kaname、Takigawa Ryo
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 620 Pages: 156666-156666

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2023.156666

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of the interface between LiNbO3 and Si fabricated via room-temperature bonding method using activated Si nano layer2023

    • Author(s)
      Murakami Seigo、Watanabe Kaname、Takigawa Ryo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Issue: SG Pages: SG1041-SG1041

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acc2cb

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Room-temperature bonding of Al2O3 thin films deposited using atomic layer deposition2023

    • Author(s)
      Takakura Ryo、Murakami Seigo、Watanabe Kaname、Takigawa Ryo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 3581-3581

    • DOI

      10.1038/s41598-023-30376-7

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 常温ウエハ接合によりSi上に集積された低駆動電圧型LNOI光変調器2023

    • Author(s)
      渡辺要、山口祐也、菅野敦史、多喜川良
    • Journal Title

      電気学会論文誌E

      Volume: 143

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bonding of LiNbO3 and Si wafers at room temperature using Si nanolayers2021

    • Author(s)
      Watanabe Kaname、Utsumi Jun、Takigawa Ryo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Issue: SC Pages: SCCL14-SCCL14

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf2d3

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 室温接合法により形成されたLiNbO3/Si接合界面の原子スケール解析2023

    • Author(s)
      村上 誠悟, 渡辺 要, 多喜川 良
    • Organizer
      第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面活性化室温接合法によるInP-on-Insulatorウエハの作製2023

    • Author(s)
      章 固非, 村上 誠悟, 渡辺 要, 多喜川 良
    • Organizer
      第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] リン化インジウム/シリコンカーバイド常温接合界面の評価2023

    • Author(s)
      渡辺 要, 範云翰, 前川 敏輝, 多喜川 良
    • Organizer
      第37回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 常温ウエハ接合により Si 上に集積された低駆動電圧型LNOI 光変調器アレイ2022

    • Author(s)
      渡辺 要, 山口 祐也, 菅野 敦史, 多喜川 良
    • Organizer
      第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Modified surface activated bonding of InP and SiO2 at room temperature2022

    • Author(s)
      Zhang Gufei, Kaname Watanabe and Ryo Takigawa
    • Organizer
      35rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of LiNbO3/Si bond interface using room temperature direct bonding2022

    • Author(s)
      Seigo Murakami, Kaname Watanabe, Ryo Takigawa
    • Organizer
      35rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 室温接合により作製されたSi上LN on insulator光変調器2022

    • Author(s)
      渡辺要、山口祐也、菅野敦史、多喜川良
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会 第36回春季講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面活性化によるInPとSiCの室温ウェハ接合2022

    • Author(s)
      前川敏輝,範云翰,渡辺要,多喜川良
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会 第36回春季講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子層堆積法で成膜した酸化アルミニウム極薄膜同士の常温接合2022

    • Author(s)
      高倉亮,渡辺要,多喜川良
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会 第36回春季講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of InP/SiC structure using surface activated direct bonding2021

    • Author(s)
      Y Fan, T Maekawa, K Watanabe, R Takigawa,
    • Organizer
      7th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LNOI photonics fabricated on Si wafer by room temperature bonding2021

    • Author(s)
      Kaname Watanabe, Yuya Yamaguchi, Kannno Atsushi, Ryo Takigawa
    • Organizer
      7th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Room-temperature wafer bonding of LiNbO3 and Si using surface activation process with self-sputtering2020

    • Author(s)
      Kaname Watanabe and Ryo Takigawa
    • Organizer
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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