เวเฟอร์ LNOI (ลิเธียมไนโอเบตบนฉนวน) การตรวจจับทางโทรคมนาคมด้วยแสงอิเล็กโทรออปติกสูง
แผนภาพรายละเอียด
ภาพรวม
ภายในกล่องเวเฟอร์มีร่องสมมาตร ซึ่งมีขนาดสม่ำเสมอเพื่อรองรับทั้งสองด้านของเวเฟอร์ โดยทั่วไปกล่องคริสตัลทำจากวัสดุพลาสติก PP โปร่งแสงที่ทนทานต่ออุณหภูมิ การสึกหรอ และไฟฟ้าสถิต มีการใช้สารเติมแต่งที่มีสีต่างกันเพื่อแยกส่วนกระบวนการโลหะในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากขนาดคีย์ของเซมิคอนดักเตอร์มีขนาดเล็ก ลวดลายที่หนาแน่น และข้อกำหนดด้านขนาดอนุภาคที่เข้มงวดมากในการผลิต กล่องเวเฟอร์จึงต้องมีสภาพแวดล้อมที่สะอาดเพื่อเชื่อมต่อกับช่องปฏิกิริยาของกล่องไมโครเอนไวรอนเมนต์ของเครื่องจักรการผลิตต่างๆ
วิธีการผลิต
การผลิตเวเฟอร์ LNOI ประกอบด้วยขั้นตอนที่แม่นยำหลายขั้นตอน:
ขั้นตอนที่ 1: การฝังไอออนฮีเลียมไอออนฮีเลียมจะถูกนำเข้าสู่ผลึก LN จำนวนมากโดยใช้อุปกรณ์ฝังไอออน ไอออนเหล่านี้จะฝังตัวอยู่ที่ระดับความลึกที่กำหนด ทำให้เกิดระนาบที่อ่อนตัวลง ซึ่งในที่สุดจะเอื้อต่อการหลุดลอกของฟิล์ม
ขั้นตอนที่ 2: การก่อตัวของสารตั้งต้นฐานเวเฟอร์ซิลิคอนหรือ LN แยกต่างหากจะถูกออกซิไดซ์หรือเคลือบด้วย SiO2 โดยใช้ PECVD หรือออกซิเดชันด้วยความร้อน พื้นผิวด้านบนถูกปรับระนาบเพื่อให้เกิดการยึดเกาะที่ดีที่สุด
ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อม LN กับพื้นผิวผลึก LN ที่ฝังไอออนจะถูกพลิกและยึดติดกับแผ่นเวเฟอร์ฐานโดยใช้การเชื่อมติดแผ่นเวเฟอร์โดยตรง ในงานวิจัย เบนโซไซโคลบิวทีน (BCB) สามารถใช้เป็นกาวเพื่อให้การเชื่อมติดง่ายขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ไม่เข้มงวดมากนัก
ขั้นตอนที่ 4: การบำบัดด้วยความร้อนและการแยกฟิล์มการอบอ่อนจะกระตุ้นการก่อตัวของฟองอากาศที่ความลึกที่ฝัง ทำให้ฟิล์มบาง (ชั้น LN ด้านบน) แยกตัวออกจากส่วนหลัก แรงทางกลจะถูกใช้เพื่อทำให้การลอกผิวเสร็จสมบูรณ์
ขั้นตอนที่ 5: การขัดพื้นผิวการขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) นำมาใช้เพื่อปรับพื้นผิว LN ด้านบนให้เรียบ ช่วยเพิ่มคุณภาพออปติกและผลผลิตของอุปกรณ์
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
| วัสดุ | ออปติคอล ระดับ ลิเทียมออกไซด์ เวฟ(สีขาว or สีดำ) | |
| คูรี เทมเปิล | 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 | 16มม./22มม./32มม. | |
| ทีทีวี | <3ไมโครเมตร | |
| โค้งคำนับ | -30 | |
| การบิดเบี้ยว | <40ไมโครเมตร | |
| ปฐมนิเทศ แบน | มีทั้งหมด | |
| พื้นผิว พิมพ์ | ขัดด้านเดียว (SSP) / ขัดสองด้าน (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 สิ่งที่รวมอยู่) | |
| ออปติคอล โด๊ป | แมกนีเซียม/เหล็ก/สังกะสี/แมกนีเซียมออกไซด์ ฯลฯ สำหรับ ออปติคอล ระดับ แอลเอ็น เวเฟอร์ ต่อ ร้องขอ | |
| เวเฟอร์ พื้นผิว เกณฑ์ | ดัชนีหักเหแสง | No=2.2878/Ne=2.2033 @วิธีการเชื่อมต่อความยาวคลื่น/ปริซึม 632 นาโนเมตร |
| การปนเปื้อน, | ไม่มี | |
| อนุภาค c>0.3μ m | <=30 | |
| รอยขีดข่วน, บิ่น | ไม่มี | |
| ข้อบกพร่อง | ไม่มีรอยแตกร้าวที่ขอบ รอยขีดข่วน รอยเลื่อย คราบ | |
| บรรจุภัณฑ์ | จำนวน/กล่องเวเฟอร์ | 25 ชิ้นต่อกล่อง |
กรณีการใช้งาน
เนื่องจากความคล่องตัวและประสิทธิภาพ LNOI จึงถูกนำไปใช้ในหลายอุตสาหกรรม:
โฟโตนิกส์:ตัวปรับเปลี่ยนขนาดกะทัดรัด มัลติเพล็กเซอร์ และวงจรโฟโตนิกส์
RF/อะคูสติก:เครื่องปรับคลื่นเสียงแบบอะคูสโตออปติก ฟิลเตอร์ RF
คอมพิวเตอร์ควอนตัม:เครื่องผสมความถี่ไม่เชิงเส้นและเครื่องกำเนิดคู่โฟตอน
การป้องกันประเทศและอวกาศ:ไจโรออปติคอลการสูญเสียต่ำ อุปกรณ์เปลี่ยนความถี่
อุปกรณ์ทางการแพทย์:ไบโอเซนเซอร์แบบออปติคัลและโพรบสัญญาณความถี่สูง
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เหตุใดจึงเลือกใช้ LNOI มากกว่า SOI ในระบบออปติคัล?
A:LNOI มีค่าสัมประสิทธิ์อิเล็กโทรออปติกที่เหนือกว่าและช่วงความโปร่งใสที่กว้างขึ้น ช่วยให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในวงจรโฟโตนิกส์
ถาม: CMP จำเป็นหลังจากแยกแล้วหรือไม่?
A:ใช่ พื้นผิว LN ที่สัมผัสจะหยาบหลังจากการตัดไอออน และต้องขัดให้เป็นไปตามข้อกำหนดเกรดออปติคัล
ถาม: ขนาดเวเฟอร์สูงสุดที่มีจำหน่ายคือเท่าไร?
A:เวเฟอร์ LNOI เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จะมีขนาด 3 นิ้วและ 4 นิ้ว แม้ว่าซัพพลายเออร์บางรายกำลังพัฒนาขนาด 6 นิ้วอยู่ก็ตาม
ถาม: สามารถนำเลเยอร์ LN กลับมาใช้ซ้ำหลังการแยกได้หรือไม่
A:คริสตัลฐานสามารถขัดเงาและนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง แม้ว่าคุณภาพอาจลดลงหลังจากผ่านหลายรอบก็ตาม
ถาม: เวเฟอร์ LNOI เข้ากันได้กับการประมวลผล CMOS หรือไม่
A:ใช่แล้ว ได้รับการออกแบบมาให้สอดคล้องกับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ซับสเตรตซิลิกอน
