Wafer de LNOI (Niobato de Lítio sobre Isolante) para Telecomunicações, Sensoriamento e Alta Eletro-Óptica
Diagrama detalhado
Visão geral
Dentro da caixa do wafer, existem ranhuras simétricas com dimensões rigorosamente uniformes para suportar os dois lados do wafer. A caixa de cristal é geralmente feita de plástico PP translúcido, resistente à temperatura, ao desgaste e à eletricidade estática. Aditivos de cores diferentes são usados para distinguir os segmentos do processo metálico na produção de semicondutores. Devido ao pequeno tamanho dos semicondutores, aos padrões densos e aos requisitos muito rigorosos de tamanho de partícula na produção, a caixa do wafer deve garantir um ambiente limpo para se conectar à cavidade de reação da caixa de microambiente de diferentes máquinas de produção.
Metodologia de Fabricação
A fabricação de wafers de LNOI consiste em várias etapas precisas:
Etapa 1: Implantação de íons de hélioÍons de hélio são introduzidos em um cristal de LN (nitrogênio líquido) por meio de um implantador iônico. Esses íons se alojam a uma profundidade específica, formando um plano enfraquecido que eventualmente facilitará o desprendimento do filme.
Etapa 2: Formação do substrato baseUma lâmina separada de silício ou LN é oxidada ou revestida com SiO2 usando PECVD ou oxidação térmica. Sua superfície superior é planarizada para otimizar a adesão.
Etapa 3: Ligação do LN ao substratoO cristal de LN implantado com íons é invertido e fixado à pastilha base por meio de colagem direta. Em ambientes de pesquisa, o benzociclobuteno (BCB) pode ser usado como adesivo para simplificar a colagem em condições menos rigorosas.
Etapa 4: Tratamento Térmico e Separação do FilmeO recozimento ativa a formação de bolhas na profundidade de implantação, permitindo a separação da película fina (camada superior de LN) do material em massa. A força mecânica é utilizada para completar a esfoliação.
Etapa 5: Polimento da superfícieO polimento químico-mecânico (CMP) é aplicado para suavizar a superfície superior do LN, melhorando a qualidade óptica e o rendimento do dispositivo.
Parâmetros técnicos
| Material | Óptico Nota LiNbO3 wafers (brancos) or Preto) | |
| Curie Temp | 1142±0,7℃ | |
| Corte Ângulo | X/Y/Z etc | |
| Diâmetro/tamanho | 2”/3”/4” ±0,03mm | |
| Tol(±) | <0,20 mm ±0,005 mm | |
| Grossura | 0,18 a 0,5 mm ou mais | |
| Primário Plano | 16 mm/22 mm/32 mm | |
| TTV | <3μm | |
| Arco | -30 | |
| Urdidura | <40μm | |
| Orientação Plano | Todos disponíveis | |
| Superfície Tipo | Polido em um lado (SSP)/Polido em ambos os lados (DSP) | |
| Polido lado Ra | <0,5 nm | |
| S/D | 20/10 | |
| Borda Critérios | R=0,2mm Tipo C or Bullnose | |
| Qualidade | Livre of rachaduras (bolhas) e inclusões) | |
| Óptico dopado | Mg/Fe/Zn/MgO etc para óptico nota LN wafers por solicitado | |
| Wafer Superfície Critérios | Índice de refração | No=2,2878/Ne=2,2033 @632nm comprimento de onda/método de acoplamento por prisma. |
| Contaminação, | Nenhum | |
| Partículas c>0,3μ m | <=30 | |
| Arranhões, lascas | Nenhum | |
| Defeito | Sem rachaduras nas bordas, arranhões, marcas de serra ou manchas. | |
| Embalagem | Quantidade/Caixa de wafers | 25 unidades por caixa |
Casos de uso
Devido à sua versatilidade e desempenho, o LNOI é utilizado em diversos setores industriais:
Fotônica:Moduladores compactos, multiplexadores e circuitos fotônicos.
RF/Acústica:Moduladores acusto-ópticos, filtros de radiofrequência.
Computação Quântica:Misturadores de frequência não lineares e geradores de pares de fótons.
Defesa e Aeroespacial:Giroscópios ópticos de baixa perda, dispositivos de deslocamento de frequência.
Dispositivos médicos:Biossensores ópticos e sondas de sinal de alta frequência.
Perguntas frequentes
P: Por que o LNOI é preferido ao SOI em sistemas ópticos?
A:O LNOI apresenta coeficientes eletro-ópticos superiores e uma faixa de transparência mais ampla, permitindo um desempenho superior em circuitos fotônicos.
P: O CMP é obrigatório após o desdobramento?
A:Sim. A superfície exposta do LN fica áspera após o corte iônico e precisa ser polida para atender às especificações de grau óptico.
P: Qual é o tamanho máximo de wafer disponível?
A:Os wafers LNOI comerciais são principalmente de 3” e 4”, embora alguns fornecedores estejam desenvolvendo variantes de 6”.
P: A camada de LN pode ser reutilizada após a divisão?
A:O cristal base pode ser repolido e reutilizado diversas vezes, embora a qualidade possa se degradar após múltiplos ciclos.
P: Os wafers LNOI são compatíveis com o processamento CMOS?
A:Sim, eles são projetados para se alinharem aos processos convencionais de fabricação de semicondutores, especialmente quando substratos de silício são utilizados.
