เวเฟอร์ LNOI (ลิเธียมไนโอเบตบนฉนวน) การตรวจจับโทรคมนาคมด้วยอิเล็กโทรออปติกสูง
แผนภาพรายละเอียด
ภาพรวม
ภายในกล่องเวเฟอร์มีร่องสมมาตรซึ่งขนาดจะเท่ากันอย่างเคร่งครัดเพื่อรองรับทั้งสองด้านของเวเฟอร์ กล่องคริสตัลมักทำจากวัสดุพลาสติก PP โปร่งแสงซึ่งทนต่ออุณหภูมิ การสึกหรอ และไฟฟ้าสถิตย์ มีการใช้สารเติมแต่งที่มีสีต่างกันเพื่อแยกส่วนกระบวนการโลหะในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากขนาดคีย์ที่เล็กของเซมิคอนดักเตอร์ รูปแบบที่หนาแน่น และข้อกำหนดขนาดอนุภาคที่เข้มงวดมากในการผลิต กล่องเวเฟอร์จึงต้องรับประกันสภาพแวดล้อมที่สะอาดเพื่อเชื่อมต่อกับโพรงปฏิกิริยาของกล่องไมโครเอนไวรอนเมนต์ของเครื่องจักรการผลิตที่แตกต่างกัน
วิธีการผลิต
การผลิตเวเฟอร์ LNOI ประกอบด้วยขั้นตอนที่แม่นยำหลายขั้นตอน:
ขั้นตอนที่ 1: การฝังไอออนฮีเลียมไอออนของฮีเลียมจะถูกใส่เข้าไปในผลึก LN จำนวนมากโดยใช้เครื่องฝังไอออน ไอออนเหล่านี้จะฝังตัวอยู่ที่ความลึกเฉพาะ ทำให้เกิดระนาบที่อ่อนแอลง ซึ่งในที่สุดแล้วจะช่วยให้ฟิล์มหลุดออกได้
ขั้นตอนที่ 2: การก่อตัวของฐานรองเวเฟอร์ซิลิกอนหรือ LN แยกกันจะถูกออกซิไดซ์หรือเคลือบด้วย SiO2 โดยใช้ PECVD หรือการออกซิเดชันด้วยความร้อน พื้นผิวด้านบนถูกปรับระนาบเพื่อให้เกิดการยึดติดที่ดีที่สุด
ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อม LN กับพื้นผิวผลึก LN ที่ฝังไอออนจะถูกพลิกและยึดติดกับเวเฟอร์ฐานโดยใช้การเชื่อมเวเฟอร์โดยตรง ในงานวิจัย เบนโซไซโคลบิวทีน (BCB) สามารถใช้เป็นกาวเพื่อลดความซับซ้อนในการยึดติดภายใต้เงื่อนไขที่ไม่เข้มงวดมากนัก
ขั้นตอนที่ 4: การบำบัดด้วยความร้อนและการแยกฟิล์มการอบอ่อนจะกระตุ้นให้เกิดฟองอากาศที่ความลึกที่ฝัง ทำให้ฟิล์มบาง (ชั้น LN ด้านบน) แยกตัวออกจากส่วนหลักได้ แรงทางกลจะถูกใช้เพื่อให้การผลัดเซลล์เสร็จสมบูรณ์
ขั้นตอนที่ 5: การขัดพื้นผิวการขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) ใช้เพื่อปรับพื้นผิว LN ด้านบนให้เรียบ ช่วยเพิ่มคุณภาพทางแสงและผลผลิตของอุปกรณ์
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
| วัสดุ | ออฟติคอล ระดับ ลิเธียมไนโบร เวฟ(สีขาว or สีดำ) | |
| คูรี ชั่วคราว | 1142±0.7℃ | |
| การตัด มุม | X/Y/Z เป็นต้น | |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง/ขนาด | 2”/3”/4” ±0.03มม. | |
| โทล(±) | <0.20 มม. ±0.005 มม. | |
| ความหนา | 0.18～0.5มม. หรือมากกว่า | |
| หลัก แบน | 16มม./22มม./32มม. | |
| ทีทีวี | <3ไมโครเมตร | |
| โค้งคำนับ | -30 | |
| การบิดเบี้ยว | <40ไมโครเมตร | |
| ปฐมนิเทศ แบน | มีทุกอย่างให้เลือก | |
| พื้นผิว พิมพ์ | ขัดด้านเดียว (SSP) / ขัดสองด้าน (DSP) | |
| ขัดเงา ด้านข้าง Ra | <0.5นาโนเมตร | |
| ส/ด | 20/10 | |
| ขอบ เกณฑ์ | R=0.2มม. ประเภทซี or จมูกวัว | |
| คุณภาพ | ฟรี of รอยแตก(ฟองอากาศ) และ สิ่งที่รวมอยู่) | |
| ออฟติคอล ถูกใส่สารกระตุ้น | แมกนีเซียม/เหล็ก/สังกะสี/MgO 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 ค>0.3μ m | <=30 | |
| รอยขีดข่วน, บิ่น | ไม่มี | |
| ข้อบกพร่อง | ขอบไม่มีรอยแตก รอยขีดข่วน รอยเลื่อย คราบ | |
| บรรจุภัณฑ์ | จำนวน/กล่องเวเฟอร์ | กล่องละ 25 ชิ้น |
กรณีการใช้งาน
เนื่องจากความคล่องตัวและประสิทธิภาพ LNOI จึงถูกนำไปใช้ในหลายอุตสาหกรรม:
โฟโตนิกส์:โมดูเลเตอร์ขนาดกะทัดรัด มัลติเพล็กเซอร์ และวงจรโฟโตนิกส์
RF/อะคูสติก:โมดูเลเตอร์อะคูสติกออปติก ฟิลเตอร์ RF
คอมพิวเตอร์ควอนตัม:เครื่องผสมความถี่แบบไม่เชิงเส้นและเครื่องกำเนิดคู่โฟตอน
การป้องกันประเทศและอวกาศ:ไจโรออปติคอลการสูญเสียต่ำ อุปกรณ์เปลี่ยนความถี่
อุปกรณ์ทางการแพทย์:ไบโอเซนเซอร์แบบออปติคอลและโพรบสัญญาณความถี่สูง
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เหตุใดจึงเลือกใช้ LNOI มากกว่า SOI ในระบบออปติคัล
A:LNOI มีค่าสัมประสิทธิ์อิเล็กโทรออปติกที่เหนือกว่าและช่วงความโปร่งใสที่กว้างขึ้น ช่วยให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในวงจรโฟโตนิกส์
ถาม: หลังจากแยกแล้ว CMP จะบังคับใช้หรือไม่?
A:ใช่ พื้นผิว LN ที่เปิดรับแสงจะมีความหยาบหลังจากการตัดไอออน และต้องได้รับการขัดเงาเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดระดับออปติคัล
ถาม: ขนาดเวเฟอร์สูงสุดที่สามารถใช้ได้คือเท่าไร?
A:เวเฟอร์ LNOI เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จะมีขนาด 3” และ 4” แม้ว่าซัพพลายเออร์บางรายจะพัฒนาขนาด 6” อยู่ก็ตาม
ถาม: เลเยอร์ LN สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำหลังการแยกได้หรือไม่?
A:คริสตัลฐานสามารถขัดเงาและนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง ถึงแม้ว่าคุณภาพอาจลดลงหลังจากผ่านหลายรอบก็ตาม
ถาม: เวเฟอร์ LNOI เข้ากันได้กับการประมวลผล CMOS หรือไม่
A:ใช่แล้ว ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สอดคล้องกับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ซับสเตรตซิลิกอน
