LNOI-Wafer (Lithiumniobat auf Isolator) Telekommunikation Sensorik Hochelektrooptisch
Detailliertes Diagramm
Überblick
Im Inneren der Waferbox befinden sich symmetrische, streng gleichmäßige Nuten, die beide Seiten des Wafers stützen. Die Waferbox besteht in der Regel aus durchsichtigem, temperatur-, verschleiß- und elektrostatisch beständigem PP-Kunststoff. In der Halbleiterproduktion werden farblich unterschiedliche Additive verwendet, um die einzelnen Prozesssegmente zu unterscheiden. Aufgrund der geringen Größe der Halbleiter, der dichten Strukturen und der sehr strengen Anforderungen an die Partikelgröße in der Produktion muss für die Waferbox eine saubere Umgebung gewährleistet sein, um sie mit der Reaktionskammer der Mikroumgebungsbox verschiedener Produktionsmaschinen zu verbinden.
Herstellungsmethode
Die Herstellung von LNOI-Wafern besteht aus mehreren präzisen Schritten:
Schritt 1: HeliumionenimplantationMithilfe eines Ionenimplanters werden Heliumionen in einen LN-Kristall eingebracht. Diese Ionen bleiben in einer bestimmten Tiefe hängen und bilden eine geschwächte Ebene, die schließlich die Ablösung des Films erleichtert.
Schritt 2: Bildung des BasissubstratsEin separater Silizium- oder LN-Wafer wird mittels PECVD oder thermischer Oxidation oxidiert oder mit SiO2 beschichtet. Seine Oberfläche wird für eine optimale Verbindung planarisiert.
Schritt 3: Bindung von LN an das SubstratDer ionenimplantierte LN-Kristall wird umgedreht und mittels direktem Waferbonden mit dem Basiswafer verbunden. In Forschungsumgebungen kann Benzocyclobuten (BCB) als Klebstoff verwendet werden, um das Bonden unter weniger strengen Bedingungen zu vereinfachen.
Schritt 4: Wärmebehandlung und FilmtrennungDurch das Tempern wird die Blasenbildung in der Implantationstiefe aktiviert, wodurch die Trennung des dünnen Films (obere LN-Schicht) vom Hauptmaterial ermöglicht wird. Mechanische Kraft wird eingesetzt, um die Ablösung abzuschließen.
Schritt 5: OberflächenpolierenDurch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) wird die obere LN-Oberfläche geglättet, wodurch die optische Qualität und die Geräteausbeute verbessert werden.
Technische Parameter
| Material | Optisch Grad LiNbO3 Wafes (Weiß or Schwarz) | |
| Curie Temperatur | 1142 ± 0,7 °C | |
| Schneiden Winkel | X/Y/Z usw. | |
| Durchmesser/Größe | 2”/3”/4” ±0,03 mm | |
| Tol(±) | <0,20 mm ±0,005 mm | |
| Dicke | 0,18–0,5 mm oder mehr | |
| Primär Wohnung | 16 mm/22 mm/32 mm | |
| TTV | <3 μm | |
| Bogen | -30 | |
| Kette | <40μm | |
| Orientierung Wohnung | Alle verfügbar | |
| Oberfläche Typ | Einseitig poliert (SSP)/Doppelseitig poliert (DSP) | |
| Poliert Seite Ra | <0,5 nm | |
| S/D | 20/10 | |
| Rand Kriterien | R = 0,2 mm C-Typ or Rundung | |
| Qualität | Frei of Riss (Blasen Und Einschlüsse) | |
| Optisch dotiert | Mg/Fe/Zn/MgO usw für optisch Grad LN Waffeln pro angefordert | |
| Wafer Oberfläche Kriterien | Brechungsindex | No=2,2878/Ne=2,2033 @632 nm Wellenlänge/Prismenkopplermethode. |
| Kontamination, | Keiner | |
| Partikel c>0,3µ m | <=30 | |
| Kratzer, Absplitterungen | Keiner | |
| Defekt | Keine Kantenrisse, Kratzer, Sägespuren, Flecken | |
| Verpackung | Menge/Waferbox | 25 Stück pro Karton |
Anwendungsfälle
Aufgrund seiner Vielseitigkeit und Leistung wird LNOI in zahlreichen Branchen eingesetzt:
Photonik:Kompakte Modulatoren, Multiplexer und photonische Schaltkreise.
HF/Akustik:Akustooptische Modulatoren, HF-Filter.
Quantencomputing:Nichtlineare Frequenzmischer und Photonenpaargeneratoren.
Verteidigung und Luft- und Raumfahrt:Optische Kreisel mit geringem Verlust, Frequenzverschiebungsgeräte.
Medizinische Geräte:Optische Biosensoren und Hochfrequenz-Signalsonden.
Häufig gestellte Fragen
F: Warum wird LNOI in optischen Systemen gegenüber SOI bevorzugt?
A:LNOI verfügt über überlegene elektrooptische Koeffizienten und einen größeren Transparenzbereich, was eine höhere Leistung in photonischen Schaltkreisen ermöglicht.
F: Ist CMP nach der Aufteilung obligatorisch?
A:Ja. Die freiliegende LN-Oberfläche ist nach dem Ionenschneiden rau und muss poliert werden, um die optischen Spezifikationen zu erfüllen.
F: Welche maximale Wafergröße ist verfügbar?
A:Kommerzielle LNOI-Wafer sind hauptsächlich 3- und 4-Zoll-Wafer, einige Anbieter entwickeln jedoch 6-Zoll-Varianten.
F: Kann die LN-Schicht nach dem Teilen wiederverwendet werden?
A:Der Basiskristall kann nachpoliert und mehrmals wiederverwendet werden, allerdings kann die Qualität nach mehreren Zyklen nachlassen.
F: Sind LNOI-Wafer mit der CMOS-Verarbeitung kompatibel?
A:Ja, sie sind so konzipiert, dass sie mit herkömmlichen Halbleiterherstellungsprozessen kompatibel sind, insbesondere wenn Siliziumsubstrate verwendet werden.
