Wafer LNOI (Litium Niobate pada Penebat) Pengesan Telekomunikasi Elektro-Optik Tinggi
Gambarajah Terperinci
Gambaran Keseluruhan
Di dalam kotak wafer terdapat alur simetri, yang dimensinya seragam sepenuhnya untuk menyokong kedua-dua belah wafer. Kotak kristal biasanya diperbuat daripada bahan PP plastik lut sinar yang tahan terhadap suhu, haus dan elektrik statik. Warna bahan tambahan yang berbeza digunakan untuk membezakan segmen proses logam dalam pengeluaran semikonduktor. Disebabkan saiz kunci semikonduktor yang kecil, corak yang padat, dan keperluan saiz zarah yang sangat ketat dalam pengeluaran, kotak wafer mesti dijamin persekitaran yang bersih untuk disambungkan ke rongga tindak balas kotak persekitaran mikro mesin pengeluaran yang berbeza.
Metodologi Fabrikasi
Pembuatan wafer LNOI terdiri daripada beberapa langkah yang tepat:
Langkah 1: Implantasi Ion HeliumIon helium dimasukkan ke dalam kristal LN pukal menggunakan implanter ion. Ion-ion ini terkandas pada kedalaman tertentu, membentuk satah yang lemah yang akhirnya akan memudahkan pelepasan filem.
Langkah 2: Pembentukan Substrat AsasWafer silikon atau LN yang berasingan dioksidakan atau dilapisi dengan SiO2 menggunakan PECVD atau pengoksidaan terma. Permukaan atasnya diratakan untuk ikatan optimum.
Langkah 3: Pengikatan LN kepada SubstratKristal LN yang ditanamkan ion dibalikkan dan dilekatkan pada wafer asas menggunakan ikatan wafer langsung. Dalam tetapan penyelidikan, benzosiklobutena (BCB) boleh digunakan sebagai pelekat untuk memudahkan ikatan di bawah keadaan yang kurang ketat.
Langkah 4: Rawatan Terma dan Pemisahan FilemPenyepuhlindapan mengaktifkan pembentukan gelembung pada kedalaman yang diimplan, membolehkan pemisahan filem nipis (lapisan LN atas) daripada pukal. Daya mekanikal digunakan untuk melengkapkan pengelupasan.
Langkah 5: Penggilapan PermukaanPenggilapan Mekanikal Kimia (CMP) digunakan untuk melicinkan permukaan LN atas, meningkatkan kualiti optik dan hasil peranti.
Parameter Teknikal
| Bahan | Optik Gred LiNbO3 waf (Putih or Hitam) | |
| Kurie Suhu | 1142±0.7℃ | |
| Pemotongan Sudut | X/Y/Z dll | |
| Diameter/saiz | 2”/3”/4” ±0.03mm | |
| Tol(±) | <0.20 mm ±0.005mm | |
| Ketebalan | 0.18～0.5mm atau lebih | |
| Utama Rata | 16mm/22mm/32mm | |
| TTV | <3μm | |
| Busur | -30 | |
| Meledingkan | <40μm | |
| Orientasi Rata | Semua tersedia | |
| Permukaan Jenis | Sisi Tunggal Digilap (SSP)/Sisi Berganda Digilap (DSP) | |
| Digilap sisi Ra | <0.5nm | |
| S/D | 20/10 | |
| Tepi Kriteria | R=0.2mm Jenis-C or Hidung lembu | |
| Kualiti | Percuma of retak (gelembung dan rangkuman) | |
| Optik didop | Mg/Fe/Zn/MgO dll untuk optik gred LN wafer setiap diminta | |
| Wafer Permukaan Kriteria | Indeks biasan | No=2.2878/Ne=2.2033 @632nm kaedah pengganding panjang gelombang/prisma. |
| Pencemaran, | Tiada | |
| Zarah c>0.3μ m | <=30 | |
| Calar, Kerepek | Tiada | |
| Kecacatan | Tiada rekahan tepi, calar, tanda gergaji, kesan kotoran | |
| Pembungkusan | Kuantiti/Kotak Wafer | 25 keping setiap kotak |
Kes Penggunaan
Disebabkan oleh fleksibiliti dan prestasinya, LNOI digunakan merentasi pelbagai industri:
Fotonik:Modulator padat, pemultipleks dan litar fotonik.
RF/Akustik:Modulator akusto-optik, penapis RF.
Pengkomputeran Kuantum:Pengadun frekuensi tak linear dan penjana pasangan foton.
Pertahanan & Aeroangkasa:Giros optik kehilangan rendah, peranti peralihan frekuensi.
Peranti Perubatan:Biosensor optik dan prob isyarat frekuensi tinggi.
Soalan Lazim
S: Mengapakah LNOI lebih diutamakan berbanding SOI dalam sistem optik?
A:LNOI mempunyai pekali elektro-optik yang unggul dan julat ketelusan yang lebih luas, membolehkan prestasi yang lebih tinggi dalam litar fotonik.
S: Adakah CMP wajib selepas pemisahan?
A:Ya. Permukaan LN yang terdedah adalah kasar selepas penghirisan ion dan mesti digilap untuk memenuhi spesifikasi gred optik.
S: Apakah saiz wafer maksimum yang tersedia?
A:Wafer LNOI komersial pada asasnya berukuran 3” dan 4”, walaupun sesetengah pembekal sedang membangunkan varian 6”.
S: Bolehkah lapisan LN digunakan semula selepas pemisahan?
A:Kristal asas boleh digilap semula dan digunakan semula beberapa kali, walaupun kualitinya mungkin merosot selepas berbilang kitaran.
S: Adakah wafer LNOI serasi dengan pemprosesan CMOS?
A:Ya, ia direka bentuk untuk diselaraskan dengan proses fabrikasi semikonduktor konvensional, terutamanya apabila substrat silikon digunakan.
