Tấm wafer LNOI (Lithium Niobate trên chất cách điện) Cảm biến viễn thông quang điện cao
Sơ đồ chi tiết
Tổng quan
Bên trong hộp wafer có các rãnh đối xứng, kích thước đồng đều nghiêm ngặt để hỗ trợ hai mặt wafer. Hộp tinh thể thường được làm bằng vật liệu nhựa PP trong suốt, có khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn và tĩnh điện. Các màu phụ gia khác nhau được sử dụng để phân biệt các phân đoạn kim loại trong sản xuất chất bán dẫn. Do kích thước khóa nhỏ của chất bán dẫn, hoa văn dày đặc và yêu cầu kích thước hạt rất nghiêm ngặt trong sản xuất, hộp wafer phải được đảm bảo môi trường sạch để kết nối với khoang phản ứng của hộp vi môi trường của các máy sản xuất khác nhau.
Phương pháp chế tạo
Quá trình chế tạo tấm wafer LNOI bao gồm một số bước chính xác:
Bước 1: Cấy ion HeliCác ion heli được đưa vào tinh thể LN khối bằng thiết bị cấy ion. Các ion này nằm ở một độ sâu nhất định, tạo thành một mặt phẳng yếu hơn, cuối cùng sẽ tạo điều kiện cho quá trình tách màng.
Bước 2: Hình thành nền cơ bảnMột tấm wafer silicon hoặc LN riêng biệt được oxy hóa hoặc phủ lớp SiO2 bằng phương pháp PECVD hoặc oxy hóa nhiệt. Bề mặt trên cùng của nó được làm phẳng để liên kết tối ưu.
Bước 3: Liên kết LN với chất nềnTinh thể LN cấy ion được lật ngược và gắn vào wafer nền bằng phương pháp liên kết wafer trực tiếp. Trong nghiên cứu, benzocyclobutene (BCB) có thể được sử dụng làm chất kết dính để đơn giản hóa quá trình liên kết trong điều kiện ít nghiêm ngặt hơn.
Bước 4: Xử lý nhiệt và tách màngQuá trình ủ kích hoạt sự hình thành bong bóng ở độ sâu cấy ghép, cho phép tách lớp màng mỏng (lớp LN trên cùng) khỏi khối vật liệu. Lực cơ học được sử dụng để hoàn tất quá trình bong tróc.
Bước 5: Đánh bóng bề mặtĐánh bóng cơ học hóa học (CMP) được áp dụng để làm mịn bề mặt LN trên cùng, cải thiện chất lượng quang học và năng suất thiết bị.
Thông số kỹ thuật
| Vật liệu | Quang học Cấp LiNbO3 wafes (Trắng or Đen) | |
| Curie Nhiệt độ | 1142±0,7℃ | |
| Cắt Góc | X/Y/Z, v.v. | |
| Đường kính/kích thước | 2”/3”/4” ±0,03mm | |
| Độ lệch (±) | <0,20 mm ±0,005mm | |
| Độ dày | 0,18～0,5mm trở lên | |
| Sơ đẳng Phẳng | 16mm/22mm/32mm | |
| TTV | <3μm | |
| Cây cung | -30 | |
| cong vênh | <40μm | |
| Định hướng Phẳng | Tất cả đều có sẵn | |
| Bề mặt Kiểu | Đánh bóng một mặt (SSP)/Đánh bóng hai mặt (DSP) | |
| Đánh bóng bên Ra | <0,5nm | |
| S/D | 20/10 | |
| Bờ rìa Tiêu chuẩn | R=0,2mm Loại C or Bullnose | |
| Chất lượng | Miễn phí of nứt (bong bóng) Và bao gồm) | |
| Quang học được pha tạp | Mg/Fe/Zn/MgO vân vân vì quang học cấp LN bánh quế mỗi được yêu cầu | |
| Tấm wafer Bề mặt Tiêu chuẩn | Chiết suất | Không = 2,2878/Ne = 2,2033 @ bước sóng 632nm/phương pháp ghép lăng kính. |
| Sự ô nhiễm, | Không có | |
| Các hạt c>0,3μ m | <=30 | |
| Trầy xước, sứt mẻ | Không có | |
| Khuyết điểm | Không có vết nứt cạnh, vết xước, vết cưa, vết bẩn | |
| Bao bì | Số lượng/Hộp bánh wafer | 25 chiếc mỗi hộp |
Các trường hợp sử dụng
Nhờ tính linh hoạt và hiệu suất cao, LNOI được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp:
Photonic:Bộ điều biến nhỏ gọn, bộ ghép kênh và mạch quang tử.
RF/Âm học:Bộ điều biến quang âm, bộ lọc RF.
Máy tính lượng tử:Bộ trộn tần số phi tuyến tính và máy phát cặp photon.
Quốc phòng và Hàng không vũ trụ:Con quay hồi chuyển quang học có độ tổn thất thấp, thiết bị dịch chuyển tần số.
Thiết bị y tế:Cảm biến sinh học quang học và đầu dò tín hiệu tần số cao.
Câu hỏi thường gặp
H: Tại sao LNOI được ưa chuộng hơn SOI trong hệ thống quang học?
A:LNOI có hệ số quang điện cao cấp và phạm vi trong suốt rộng hơn, cho phép hiệu suất cao hơn trong các mạch quang tử.
Q: CMP có bắt buộc phải có sau khi chia tách không?
A:Có. Bề mặt LN lộ ra sẽ thô ráp sau khi cắt ion và phải được đánh bóng để đáp ứng các thông số kỹ thuật quang học.
Q: Kích thước wafer tối đa hiện có là bao nhiêu?
A:Các tấm wafer LNOI thương mại chủ yếu có kích thước 3” và 4”, mặc dù một số nhà cung cấp đang phát triển các biến thể 6”.
H: Lớp LN có thể được tái sử dụng sau khi tách không?
A:Tinh thể cơ bản có thể được đánh bóng lại và tái sử dụng nhiều lần, mặc dù chất lượng có thể giảm sút sau nhiều chu kỳ.
H: Tấm wafer LNOI có tương thích với quá trình xử lý CMOS không?
A:Có, chúng được thiết kế để phù hợp với các quy trình chế tạo chất bán dẫn thông thường, đặc biệt là khi sử dụng chất nền silicon.
