Wafer LNOI 2/3/4/6/8 pollici LiNbO3, dispositivi fotonici personalizzabili

Dispositivi fotonici LNOI Wafer 2/3/4/6/8 pollici (Si/LiNbO₃, personalizzabili)

Introduzione di LNOI Wafer

I cristalli di LiNbO3 sono ampiamente utilizzati come raddoppiatori di frequenza per lunghezze d'onda > 1um e oscillatori parametrici ottici (OPO) pompati a 1064 nm, nonché dispositivi a fase quasi-accoppiata (QPM). Grazie ai suoi grandi coefficienti elettro-ottici (E-O) e acusto-ottici (A-O), il cristallo di LiNbO3 è il materiale più comunemente utilizzato per celle di Pockel, interruttori Q e modulatori di fase, substrati per guide d'onda e wafer a onde acustiche di superficie (SAW), ecc.

La nostra vasta esperienza nella crescita e nella produzione di massa di Niobato di Litio di grado ottico sia su lingotti che su wafer. Siamo dotati di strutture avanzate per la crescita di cristalli, il taglio, la lappatura, la lucidatura e il controllo dei wafer, tutti i prodotti finiti superano i test di temperatura di Curie e l'ispezione QC. Tutti i wafer sono sottoposti a rigorosi controlli di qualità e ispezionati. E anche sotto il rigoroso controllo della pulizia della superficie e della planarità.

Specifiche di LNOI Wafer

Proprietà​​ di LNOI Wafer

La fabbricazione di wafer di Niobato di Litio su Isolante (LNOI) prevede una sofisticata serie di passaggi che combinano la scienza dei materiali e tecniche di fabbricazione avanzate. Il processo mira a creare un film sottile e di alta qualità di niobato di litio (LiNbO₃) legato a un substrato isolante, come silicio o niobato di litio stesso. La seguente è una spiegazione dettagliata del processo:

Fase 1: Impianto ionico

La prima fase nella produzione di wafer LNOI prevede l'impianto ionico. Un cristallo di niobato di litio sfuso viene sottoposto a ioni elio (He) ad alta energia iniettati nella sua superficie. La macchina per l'impianto ionico accelera gli ioni elio, che penetrano nel cristallo di niobato di litio a una profondità specifica.

L'energia degli ioni elio è attentamente controllata per raggiungere la profondità desiderata nel cristallo. Mentre gli ioni viaggiano attraverso il cristallo, interagiscono con la struttura reticolare del materiale, causando interruzioni atomiche che portano alla formazione di un piano indebolito, noto come "strato di impianto". Questo strato alla fine consentirà al cristallo di essere scisso in due strati distinti, dove lo strato superiore (denominato Strato A) diventa il sottile film di niobato di litio necessario per LNOI.

Lo spessore di questo film sottile è direttamente influenzato dalla profondità di impianto, che è controllata dall'energia degli ioni elio. Gli ioni formano una distribuzione gaussiana all'interfaccia, che è cruciale per garantire l'uniformità nel film finale.

Fase 2: Preparazione del substrato

Una volta completato il processo di impianto ionico, la fase successiva consiste nel preparare il substrato che supporterà il sottile film di niobato di litio. Per i wafer LNOI, i materiali di substrato comuni includono silicio (Si) o niobato di litio (LN) stesso. Il substrato deve fornire supporto meccanico per il film sottile e garantire la stabilità a lungo termine durante le successive fasi di lavorazione.

Per preparare il substrato, uno strato isolante di SiO₂ (biossido di silicio) viene tipicamente depositato sulla superficie del substrato di silicio utilizzando tecniche come l'ossidazione termica o PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition). Questo strato funge da mezzo isolante tra il film di niobato di litio e il substrato di silicio. In alcuni casi, se lo strato di SiO₂ non è sufficientemente liscio, viene applicato un processo di lucidatura chimico-meccanica (CMP) per garantire che la superficie sia uniforme e pronta per il processo di legame.

Fase 3: Legame a film sottile

Dopo aver preparato il substrato, la fase successiva consiste nel legare il sottile film di niobato di litio (Strato A) al substrato. Il cristallo di niobato di litio, dopo l'impianto ionico, viene capovolto di 180 gradi e posizionato sul substrato preparato. Il processo di legame viene tipicamente eseguito utilizzando una tecnica di legame del wafer.

Nel legame del wafer, sia il cristallo di niobato di litio che il substrato sono sottoposti ad alta pressione e temperatura, il che fa aderire fortemente le due superfici. Il processo di legame diretto di solito non richiede alcun materiale adesivo e le superfici sono legate a livello molecolare. Per scopi di ricerca, il benzociclobutene (BCB) può essere utilizzato come materiale di legame intermedio per fornire supporto aggiuntivo, sebbene non sia tipicamente utilizzato nella produzione commerciale a causa della sua limitata stabilità a lungo termine.

Fase 4: Ricottura e separazione degli strati

Dopo il processo di legame, il wafer legato subisce un trattamento di ricottura. La ricottura è fondamentale per migliorare la forza di legame tra lo strato di niobato di litio e il substrato, nonché per riparare eventuali danni causati dal processo di impianto ionico.

Durante la ricottura, il wafer legato viene riscaldato a una temperatura specifica e mantenuto a quella temperatura per una certa durata. Questo processo non solo rafforza i legami interfacciali, ma induce anche la formazione di microbolle nello strato impiantato con ioni. Queste bolle causano gradualmente la separazione dello strato di niobato di litio (Strato A) dal cristallo di niobato di litio sfuso originale (Strato B).

Una volta che si verifica la separazione, vengono utilizzati strumenti meccanici per separare i due strati, lasciando un sottile film di niobato di litio di alta qualità (Strato A) sul substrato. La temperatura viene gradualmente ridotta a temperatura ambiente, completando il processo di ricottura e separazione degli strati.

Fase 5: Planarizzazione CMP

Dopo la separazione dello strato di niobato di litio, la superficie del wafer LNOI è tipicamente ruvida e irregolare. Per ottenere la qualità superficiale richiesta, il wafer subisce un processo finale di lucidatura chimico-meccanica (CMP). Il CMP leviga la superficie del wafer, rimuovendo eventuali rugosità rimanenti e garantendo che il film sottile sia planare.

Il processo CMP è essenziale per ottenere una finitura di alta qualità sul wafer, che è fondamentale per la successiva fabbricazione del dispositivo. La superficie viene lucidata a un livello molto fine, spesso con una rugosità (Rq) inferiore a 0,5 nm, misurata mediante microscopia a forza atomica (AFM).

Applicazioni del wafer LNOI