LNOI Wafer 2/3/4/6/8 дюйм LiNbO3, настраиваемые фотонические устройства

LNOI Wafer 2/3/4/6/8 дюймов (Si/LiNbO₃, настраиваемый) фотонные устройства

Введение LNOI Wafer

Кристаллы LiNbO3 широко используются в качестве удвоителей частоты для длин волн > 1 мкм и оптических параметрических  осцилляторов (OPO), накачиваемых на 1064 нм, а также устройств с квазифазовым согласованием (QPM). Благодаря своим большим электрооптическим (E-O) и акустооптическим (A-O) коэффициентам, кристалл LiNbO3 является наиболее часто используемым материалом для ячеек Поккельса, Q-переключателей и фазовых модуляторов, подложек волноводов и пластин поверхностных акустических волн (SAW) и т. д.

Наш богатый опыт выращивания и массового производства оптического литиевого ниобата как на булях, так и на пластинах. Мы оснащены передовым оборудованием для выращивания кристаллов, нарезки, притирки пластин, полировки и проверки, вся готовая продукция проходит тестирование на температуру Кюри и контроль качества. Все пластины проходят строгий контроль качества и проверку. А также под строгим контролем очистки поверхности и плоскостности.

Спецификация of LNOI Wafer

Свойства​​ of LNOI Wafer

Изготовление пластин из ниобата лития на изоляторе (LNOI) включает в себя сложную серию этапов, сочетающих материаловедение и передовые методы изготовления. Процесс направлен на создание тонкой высококачественной пленки ниобата лития (LiNbO₃), связанной с изолирующей подложкой, такой как кремний или сам ниобат лития. Ниже приводится подробное объяснение процесса:

Шаг 1: Ионная имплантация

Первым шагом в производстве пластин LNOI является ионная имплантация. Объемный кристалл ниобата лития подвергается воздействию высокоэнергетических ионов гелия (He), внедряемых в его поверхность. Машина ионной имплантации ускоряет ионы гелия, которые проникают в кристалл ниобата лития на определенную глубину.

Энергия ионов гелия тщательно контролируется для достижения желаемой глубины в кристалле. Когда ионы проходят через кристалл, они взаимодействуют со структурой решетки материала, вызывая атомные нарушения, которые приводят к образованию ослабленной плоскости, известной как «слой имплантации». Этот слой в конечном итоге позволит разделить кристалл на два отдельных слоя, где верхний слой (обозначенный как слой A) становится тонкой пленкой ниобата лития, необходимой для LNOI.

Толщина этой тонкой пленки напрямую зависит от глубины имплантации, которая контролируется энергией ионов гелия. Ионы образуют гауссово распределение на границе раздела, что имеет решающее значение для обеспечения однородности в конечной пленке.

Шаг 2: Подготовка подложки

После завершения процесса ионной имплантации следующим шагом является подготовка подложки, которая будет поддерживать тонкую пленку ниобата лития. Для пластин LNOI распространенными материалами подложки являются кремний (Si) или сам ниобат лития (LN). Подложка должна обеспечивать механическую поддержку тонкой пленки и обеспечивать долгосрочную стабильность во время последующих этапов обработки.

Для подготовки подложки на поверхность кремниевой подложки обычно наносится изолирующий слой SiO₂ (диоксид кремния) с использованием таких методов, как термическое окисление или PECVD (плазменно-усиленное химическое осаждение из паровой фазы). Этот слой служит изолирующей средой между пленкой ниобата лития и кремниевой подложкой. В некоторых случаях, если слой SiO₂ недостаточно гладкий, применяется процесс химико-механической полировки (CMP), чтобы обеспечить однородность поверхности и готовность к процессу склеивания.

Шаг 3: Склеивание тонкой пленки

После подготовки подложки следующим шагом является склеивание тонкой пленки ниобата лития (слой A) с подложкой. Кристалл ниобата лития после ионной имплантации переворачивается на 180 градусов и помещается на подготовленную подложку. Процесс склеивания обычно выполняется с использованием технологии склеивания пластин.

При склеивании пластин как кристалл ниобата лития, так и подложка подвергаются высокому давлению и температуре, что приводит к прочному прилипанию двух поверхностей. Процесс прямого склеивания обычно не требует каких-либо клеевых материалов, и поверхности склеиваются на молекулярном уровне. Для исследовательских целей бензоциклобутен (BCB) может использоваться в качестве промежуточного связующего материала для обеспечения дополнительной поддержки, хотя он обычно не используется в коммерческом производстве из-за его ограниченной долгосрочной стабильности.

Шаг 4: Отжиг и расщепление слоев

После процесса склеивания склеенная пластина подвергается отжигу. Отжиг имеет решающее значение для улучшения прочности связи между слоем ниобата лития и подложкой, а также для восстановления любых повреждений, вызванных процессом ионной имплантации.

Во время отжига склеенная пластина нагревается до определенной температуры и поддерживается при этой температуре в течение определенного времени. Этот процесс не только укрепляет межфазные связи, но и вызывает образование микропузырьков в слое, имплантированном ионами. Эти пузырьки постепенно приводят к отделению слоя ниобата лития (слой A) от исходного объемного кристалла ниобата лития (слой B).

После разделения используются механические инструменты для разделения двух слоев, оставляя тонкую высококачественную пленку ниобата лития (слой A) на подложке. Температура постепенно снижается до комнатной, завершая процесс отжига и разделения слоев.

Шаг 5: CMP-планаризация

После разделения слоя ниобата лития поверхность пластины LNOI обычно шероховатая и неровная. Для достижения требуемого качества поверхности пластина подвергается окончательному процессу химико-механической полировки (CMP). CMP сглаживает поверхность пластины, удаляя любые остаточные неровности и обеспечивая плоскостность тонкой пленки.

Процесс CMP необходим для получения высококачественной отделки пластины, что имеет решающее значение для последующего изготовления устройства. Поверхность полируется до очень тонкого уровня, часто с шероховатостью (Rq) менее 0,5 нм, измеренной методом атомно-силовой микроскопии (AFM).

Применение пластин LNOI