ویفر LNOI (لیتیوم نیوبات روی عایق) حسگر مخابراتی الکترواپتیکی بالا
نمودار تفصیلی
نمای کلی
درون جعبه ویفر شیارهای متقارنی وجود دارد که ابعاد آنها کاملاً یکنواخت است تا دو طرف ویفر را پشتیبانی کند. جعبه کریستالی عموماً از جنس پلاستیک شفاف PP ساخته شده است که در برابر دما، سایش و الکتریسیته ساکن مقاوم است. از رنگ‌های مختلف افزودنی برای تمایز بخش‌های فرآیند فلزی در تولید نیمه‌رساناها استفاده می‌شود. با توجه به اندازه کوچک کلید نیمه‌رساناها، الگوهای متراکم و الزامات بسیار سختگیرانه اندازه ذرات در تولید، باید محیطی تمیز برای اتصال جعبه ویفر به حفره واکنش جعبه میکرومحیط ماشین‌های تولیدی مختلف تضمین شود.
روش‌شناسی ساخت
ساخت ویفرهای LNOI شامل چندین مرحله دقیق است:
مرحله 1: کاشت یون هلیومیون‌های هلیوم با استفاده از یک دستگاه کاشت یون، به یک بلور LN توده‌ای وارد می‌شوند. این یون‌ها در عمق خاصی قرار می‌گیرند و یک صفحه ضعیف تشکیل می‌دهند که در نهایت جدا شدن فیلم را تسهیل می‌کند.
مرحله 2: تشکیل بستر پایهیک ویفر سیلیکونی یا LN جداگانه با استفاده از PECVD یا اکسیداسیون حرارتی اکسید یا با SiO2 لایه بندی می‌شود. سطح بالایی آن برای اتصال بهینه مسطح می‌شود.
مرحله 3: اتصال LN به زیرلایهکریستال LN کاشته شده با یون، برگردانده شده و با استفاده از اتصال مستقیم ویفر به ویفر پایه متصل می‌شود. در محیط‌های تحقیقاتی، بنزوسیکلوبوتن (BCB) می‌تواند به عنوان چسب برای ساده‌سازی اتصال در شرایط آسان‌تر استفاده شود.
مرحله ۴: عملیات حرارتی و جداسازی لایه نازکعملیات حرارتی، تشکیل حباب را در عمق کاشت فعال می‌کند و امکان جداسازی لایه نازک (لایه بالایی LN) از حجم اصلی را فراهم می‌کند. از نیروی مکانیکی برای تکمیل لایه‌برداری استفاده می‌شود.
مرحله 5: پرداخت سطحصیقل‌دهی شیمیایی-مکانیکی (CMP) برای صاف کردن سطح بالایی LN اعمال می‌شود که باعث بهبود کیفیت نوری و عملکرد دستگاه می‌شود.
پارامترهای فنی
| مواد | نوری درجه LiNbO3 وافس (سفید) or سیاه) | |
| کوری دما | ۱۱۴۲±۰.۷ درجه سانتیگراد | |
| برش زاویه | X/Y/Z و غیره | |
| قطر/اندازه | ±0.03 میلی‌متر 2 اینچ/3 اینچ/4 اینچ | |
| تول (±) | <0.20 میلی‌متر ±0.005 میلی‌متر | |
| ضخامت | 0.18 ~ 0.5 میلی‌متر یا بیشتر | |
| اولیه تخت | ۱۶ میلی‌متر/۲۲ میلی‌متر/۳۲ میلی‌متر | |
| تی تی وی | <3μm | |
| کمان | -30 | |
| وارپ | <40μm | |
| جهت گیری تخت | همه موجود است | |
| سطح نوع | یک طرف جلا داده شده (SSP) / دو طرف جلا داده شده (DSP) | |
| جلا داده شده سمت Ra | <0.5 نانومتر | |
| اس/دی | ۲۰/۱۰ | |
| لبه معیارها | R = 0.2 میلی‌متر نوع C or بولنوس | |
| کیفیت | رایگان of ترک خوردن (حباب‌ها) و شامل‌ها) | |
| نوری دوپینگ شده | منیزیم/آهن/روی/منیزیم اکسید و غیره برای نوری درجه ال ان ویفرها به ازای هر درخواست شده | |
| ویفر سطح معیارها | ضریب شکست | No=2.2878/Ne=2.2033 @632nm روش کوپلر طول موج/منشور. |
| آلودگی، | هیچکدام | |
| ذرات c>0.3μ m | <=30 | |
| خراش، خرد شدن | هیچکدام | |
| نقص | بدون ترک لبه، خراش، جای اره، لکه | |
| بسته بندی | تعداد/جعبه ویفر | 25 عدد در هر جعبه |
موارد استفاده
به دلیل تطبیق‌پذیری و عملکرد بالا، LNOI در صنایع متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرد:
فوتونیک:مدولاتورهای فشرده، مالتی‌پلکسرها و مدارهای فوتونی
فرکانس رادیویی/آکوستیک:مدولاتورهای آکوستیک-اپتیکی، فیلترهای RF.
محاسبات کوانتومی:میکسرهای فرکانس غیرخطی و مولدهای جفت فوتون.
دفاع و هوافضا:ژیروسکوپ‌های نوری کم‌اتلاف، دستگاه‌های تغییر فرکانس.
تجهیزات پزشکی:حسگرهای زیستی نوری و پروب‌های سیگنال فرکانس بالا
سوالات متداول
س: چرا در سیستم‌های نوری، LNOI بر SOI ترجیح داده می‌شود؟
A:LNOI دارای ضرایب الکترواپتیکی برتر و محدوده شفافیت وسیع‌تری است که عملکرد بالاتری را در مدارهای فوتونی ممکن می‌سازد.
س: آیا CMP بعد از تقسیم اجباری است؟
A:بله. سطح LN در معرض برش یونی، پس از برش یونی، زبر است و باید برای مطابقت با مشخصات نوری، صیقل داده شود.
س: حداکثر اندازه ویفر موجود چقدر است؟
A:ویفرهای تجاری LNOI عمدتاً ۳ و ۴ اینچی هستند، اگرچه برخی از تأمین‌کنندگان در حال توسعه انواع ۶ اینچی هستند.
س: آیا می‌توان لایه LN را پس از تقسیم دوباره استفاده کرد؟
A:کریستال پایه را می‌توان چندین بار دوباره صیقل داد و استفاده کرد، اگرچه کیفیت آن ممکن است پس از چندین چرخه کاهش یابد.
س: آیا ویفرهای LNOI با پردازش CMOS سازگار هستند؟
A:بله، آنها طوری طراحی شده‌اند که با فرآیندهای ساخت نیمه‌هادی مرسوم، به خصوص هنگامی که از زیرلایه‌های سیلیکونی استفاده می‌شود، هماهنگ باشند.
