LNOI-Wafer (Lithiumniobat auf Isolator) Telekommunikation Sensorik Hochelektrooptik
Detailliertes Diagramm
Überblick
Im Inneren der Waferbox befinden sich symmetrische Nuten mit exakt einheitlichen Abmessungen, die die beiden Seiten des Wafers stützen. Die Waferbox besteht üblicherweise aus transluzentem PP-Kunststoff, der temperaturbeständig, verschleißfest und antistatisch ist. Unterschiedlich farbige Additive dienen der Kennzeichnung der Metallisierungsprozesse in der Halbleiterfertigung. Aufgrund der geringen Größe der Halbleiter, der hohen Strukturdichte und der sehr strengen Anforderungen an die Partikelgröße muss in der Waferbox eine saubere Umgebung gewährleistet sein, um die Verbindung mit den Reaktionskammern der verschiedenen Produktionsanlagen sicherzustellen.
Fertigungsmethodik
Die Herstellung von LNOI-Wafern umfasst mehrere präzise Schritte:
Schritt 1: HeliumionenimplantationHeliumionen werden mithilfe eines Ionenimplantators in einen massiven LN-Kristall eingebracht. Diese Ionen lagern sich in einer bestimmten Tiefe an und bilden eine Schwächungsebene, die schließlich die Ablösung des Films erleichtert.
Schritt 2: Bildung des BasissubstratsEin separater Silizium- oder LN-Wafer wird mittels PECVD oder thermischer Oxidation mit SiO2 oxidiert oder beschichtet. Seine Oberfläche wird für eine optimale Haftung planiert.
Schritt 3: Bindung von LN an das SubstratDer ionenimplantierte LN-Kristall wird umgedreht und mittels direkter Waferbondierung auf den Basiswafer geklebt. In Forschungsumgebungen kann Benzocyclobuten (BCB) als Klebstoff verwendet werden, um das Bonden unter weniger strengen Bedingungen zu vereinfachen.
Schritt 4: Wärmebehandlung und FilmtrennungDurch Tempern wird die Blasenbildung in der Implantationstiefe aktiviert, wodurch sich der dünne Film (oberste LN-Schicht) vom Grundmaterial abtrennt. Mechanische Kraft wird eingesetzt, um die Exfoliation abzuschließen.
Schritt 5: OberflächenpoliturDurch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) wird die obere LN-Oberfläche geglättet, wodurch die optische Qualität und die Geräteausbeute verbessert werden.
Technische Parameter
| Material | Optische Grad LiNbO3 wafes(White or Schwarz) | |
| Curie Temp | 1142±0,7℃ | |
| Schneiden Winkel | X/Y/Z usw. | |
| Durchmesser/Größe | 2”/3”/4” ±0,03 mm | |
| Tol(±) | <0,20 mm ±0,005 mm | |
| Dicke | 0,18 bis 0,5 mm oder mehr | |
| Primär Wohnung | 16 mm/22 mm/32 mm | |
| TTV | <3 μm | |
| Bogen | -30 | |
| Kette | <40μm | |
| Orientierung Wohnung | Alle verfügbaren | |
| Oberfläche Typ | Einseitig poliert (SSP) / Beidseitig poliert (DSP) | |
| Poliert Seite Ra | <0,5 nm | |
| S/D | 20/10 | |
| Rand Kriterien | R=0,2 mm Typ C or Bullnose | |
| Qualität | Frei of Risse (Blasen) Und Einschlüsse) | |
| Optische gedopt | Mg/Fe/Zn/MgO usw für optisch Grad LN Waffeln pro angefordert | |
| Wafer Oberfläche Kriterien | Brechungsindex | No=2,2878/Ne=2,2033 @632nm Wellenlänge/Prismenkoppler-Methode. |
| Kontamination, | Keiner | |
| Partikel c>0,3μ m | <=30 | |
| Kratzer, Absplitterungen | Keiner | |
| Defekt | Keine Kantenrisse, Kratzer, Sägespuren, Flecken | |
| Verpackung | Menge/Waferbox | 25 Stück pro Schachtel |
Anwendungsfälle
Aufgrund seiner Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit wird LNOI in zahlreichen Branchen eingesetzt:
Photonik:Kompakte Modulatoren, Multiplexer und photonische Schaltungen.
HF/Akustik:Akustooptische Modulatoren, HF-Filter.
Quantencomputing:Nichtlineare Frequenzmischer und Photonenpaargeneratoren.
Verteidigung & Luft- und Raumfahrt:Verlustarme optische Gyroskope, Frequenzumsetzer.
Medizinprodukte:Optische Biosensoren und Hochfrequenz-Signalsonden.
Häufig gestellte Fragen
F: Warum wird LNOI in optischen Systemen gegenüber SOI bevorzugt?
A:LNOI zeichnet sich durch überlegene elektrooptische Koeffizienten und einen größeren Transparenzbereich aus, was eine höhere Leistungsfähigkeit in photonischen Schaltungen ermöglicht.
F: Ist der CMP nach einem Aktiensplit zwingend erforderlich?
A:Ja. Die freigelegte LN-Oberfläche ist nach dem Ionenschneiden rau und muss poliert werden, um die Spezifikationen für optische Qualität zu erfüllen.
F: Was ist die maximal verfügbare Wafergröße?
A:Kommerzielle LNOI-Wafer sind hauptsächlich 3" und 4" groß, obwohl einige Anbieter auch 6"-Varianten entwickeln.
F: Kann die LN-Schicht nach der Aufteilung wiederverwendet werden?
A:Der Basiskristall kann mehrmals neu poliert und wiederverwendet werden, allerdings kann sich die Qualität nach mehreren Zyklen verschlechtern.
F: Sind LNOI-Wafer mit der CMOS-Verarbeitung kompatibel?
A:Ja, sie sind so konzipiert, dass sie mit herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozessen kompatibel sind, insbesondere bei der Verwendung von Siliziumsubstraten.
