แผ่นเวเฟอร์ LNOI (ลิเธียมไนโอเบตบนฉนวน) สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคม การตรวจจับ และคุณสมบัติทางไฟฟ้าเชิงแสงสูง
แผนภาพโดยละเอียด
ภาพรวม
ภายในกล่องเวเฟอร์จะมีร่องสมมาตรที่มีขนาดสม่ำเสมออย่างเคร่งครัดเพื่อรองรับทั้งสองด้านของเวเฟอร์ โดยทั่วไปกล่องเวเฟอร์ทำจากพลาสติก PP โปร่งแสงซึ่งทนต่ออุณหภูมิ การสึกหรอ และไฟฟ้าสถิต มีการใช้สารเติมแต่งสีต่างๆ เพื่อแยกส่วนกระบวนการโลหะในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากขนาดของเซมิคอนดักเตอร์มีขนาดเล็ก มีลวดลายหนาแน่น และมีข้อกำหนดขนาดอนุภาคที่เข้มงวดมากในการผลิต กล่องเวเฟอร์จึงต้องได้รับการรับประกันว่ามีสภาพแวดล้อมที่สะอาดเพื่อเชื่อมต่อกับช่องปฏิกิริยาของกล่องไมโครสภาพแวดล้อมของเครื่องจักรการผลิตต่างๆ
วิธีการผลิต
การผลิตแผ่นเวเฟอร์ LNOI ประกอบด้วยขั้นตอนที่แม่นยำหลายขั้นตอน:
ขั้นตอนที่ 1: การฝังไอออนฮีเลียมมีการนำไอออนฮีเลียมเข้าไปในผลึก LN โดยใช้เครื่องฝังไอออน ไอออนเหล่านี้จะฝังตัวอยู่ที่ความลึกเฉพาะ ทำให้เกิดระนาบที่อ่อนแอลง ซึ่งในที่สุดจะทำให้ฟิล์มหลุดออกได้
ขั้นตอนที่ 2: การสร้างพื้นผิวฐานแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนหรือ LN แยกต่างหากจะถูกออกซิไดซ์หรือเคลือบด้วย SiO2 โดยใช้ PECVD หรือการออกซิเดชันด้วยความร้อน พื้นผิวด้านบนจะถูกปรับให้เรียบเพื่อการยึดติดที่ดีที่สุด
ขั้นตอนที่ 3: การยึดติดของ LN กับพื้นผิวผลึก LN ที่ฝังไอออนจะถูกพลิกและติดเข้ากับแผ่นเวเฟอร์ฐานโดยใช้การเชื่อมติดเวเฟอร์โดยตรง ในการวิจัยนั้น เบนโซไซโคลบิวทีน (BCB) สามารถใช้เป็นกาวเพื่อลดความซับซ้อนในการเชื่อมติดภายใต้เงื่อนไขที่ไม่เข้มงวดมากนัก
ขั้นตอนที่ 4: การอบชุบด้วยความร้อนและการแยกฟิล์มการอบอ่อนจะกระตุ้นให้เกิดการสร้างฟองอากาศที่ระดับความลึกของการฝัง ทำให้สามารถแยกฟิล์มบาง (ชั้น LN ด้านบน) ออกจากเนื้อวัสดุได้ จากนั้นจึงใช้แรงทางกลเพื่อทำให้การแยกชั้นเสร็จสมบูรณ์
ขั้นตอนที่ 5: การขัดผิวให้เงางามกระบวนการขัดเงาเชิงกลเคมี (CMP) ถูกนำมาใช้เพื่อทำให้พื้นผิว LN ด้านบนเรียบเนียน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพทางแสงและผลผลิตของอุปกรณ์
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
| วัสดุ | ออปติคอล ระดับ ลิเอ็นบีโอ3 เวเฟอร์ (สีขาว) or สีดำ) | |
| คูรี อุณหภูมิ | 1142±0.7℃ | |
| การตัด มุม | X/Y/Z เป็นต้น | |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง/ขนาด | 2”/3”/4” ±0.03 มม. | |
| โทล(±) | <0.20 มม. ±0.005 มม. | |
| ความหนา | 0.18～0.5 มม. หรือมากกว่า | |
| หลัก แบน | 16 มม./22 มม./32 มม. | |
| ทีทีวี | <3μm | |
| โค้งคำนับ | -30 | |
| วาร์ป | <40μm | |
| ปฐมนิเทศ แบน | สินค้าทั้งหมดพร้อมจำหน่าย | |
| พื้นผิว พิมพ์ | ขัดเงาด้านเดียว (SSP) / ขัดเงาสองด้าน (DSP) | |
| ขัดเงา ด้านข้าง Ra | <0.5 นาโนเมตร | |
| เอส/ดี | 20/10 | |
| ขอบ เกณฑ์ | R=0.2 มม. ประเภทซี or จมูกวัว | |
| คุณภาพ | ฟรี of รอยแตก (ฟองอากาศ) และ สิ่งที่รวมอยู่ด้วย) | |
| ออปติคอล โดป | แมกนีเซียม/เหล็ก/สังกะสี/แมกนีเซียมออกไซด์ เป็นต้น สำหรับ ออปติคอล ระดับ แอลเอ็น เวเฟอร์ ต่อ ร้องขอ | |
| เวเฟอร์ พื้นผิว เกณฑ์ | ดัชนีหักเห | No=2.2878/Ne=2.2033 ที่ความยาวคลื่น 632 นาโนเมตร/วิธีการใช้ตัวเชื่อมต่อปริซึม |
| การปนเปื้อน | ไม่มี | |
| อนุภาค c>0.3μ m | ≤30 | |
| รอยขีดข่วน, รอยบิ่น | ไม่มี | |
| ข้อบกพร่อง | ไม่มีรอยแตกตามขอบ รอยขีดข่วน รอยเลื่อย หรือคราบสกปรก | |
| บรรจุภัณฑ์ | จำนวน/กล่องเวเฟอร์ | 25 ชิ้นต่อกล่อง |
กรณีศึกษา
เนื่องจากคุณสมบัติที่หลากหลายและประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยม LNOI จึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย:
โฟโตนิกส์:ตัวปรับสัญญาณขนาดกะทัดรัด ตัวรวมสัญญาณ และวงจรโฟตอนิกส์
คลื่นวิทยุ/อะคูสติก:อุปกรณ์ปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก, ตัวกรองคลื่นวิทยุ
การคำนวณควอนตัม:วงจรผสมความถี่แบบไม่เชิงเส้นและเครื่องกำเนิดคู่โฟตอน
อุตสาหกรรมป้องกันประเทศและการบินและอวกาศ:ไจโรสโคปแบบออปติคอลที่มีการสูญเสียต่ำ อุปกรณ์เปลี่ยนความถี่
อุปกรณ์ทางการแพทย์:ไบโอเซนเซอร์เชิงแสงและโพรบสัญญาณความถี่สูง
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เหตุใด LNOI จึงเป็นที่นิยมมากกว่า SOI ในระบบออปติคอล?
A:LNOI มีค่าสัมประสิทธิ์ทางไฟฟ้าเชิงแสงที่เหนือกว่าและช่วงความโปร่งใสที่กว้างกว่า ทำให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้นในวงจรโฟตอนิกส์
ถาม: จำเป็นต้องใช้ CMP หลังจากการแบ่งเซลล์หรือไม่?
A:ใช่แล้ว พื้นผิว LN ที่สัมผัสหลังจากการตัดด้วยไอออนจะหยาบ และต้องขัดให้เรียบเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามข้อกำหนดระดับออปติคอล
ถาม: ขนาดเวเฟอร์ที่ใหญ่ที่สุดที่มีจำหน่ายคือขนาดเท่าใด?
A:แผ่นเวเฟอร์ LNOI ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่มีขนาด 3 นิ้วและ 4 นิ้ว แม้ว่าผู้ผลิตบางรายกำลังพัฒนารุ่นขนาด 6 นิ้วอยู่ก็ตาม
ถาม: สามารถนำชั้น LN กลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากการแยกชั้นหรือไม่?
A:ผลึกพื้นฐานสามารถขัดเงาและนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง แม้ว่าคุณภาพอาจลดลงหลังจากใช้งานหลายรอบก็ตาม
ถาม: แผ่นเวเฟอร์ LNOI สามารถใช้งานร่วมกับกระบวนการผลิต CMOS ได้หรือไม่?
A:ใช่แล้ว พวกมันถูกออกแบบมาให้สอดคล้องกับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้พื้นผิวซิลิคอน
