LNOI Wafer 2/3/4/6/8 pouces LiNbO3, appareils photoniques personnalisables

Dispositifs photoniques LNOI Wafer 2/3/4/6/8 pouces (Si/LiNbO₃, Personnalisable)

Introduction de LNOI Wafer

Les cristaux de LiNbO3 sont largement utilisés comme doubleurs de fréquence pour les longueurs d'onde > 1um et les oscillateurs paramétriques optiques (OPO) pompés à 1064 nm ainsi que les dispositifs à adaptation de phase quasi-périodique (QPM). En raison de ses coefficients électro-optiques (E-O) et acousto-optiques (A-O) importants, le cristal de LiNbO3 est le matériau le plus couramment utilisé pour les cellules de Pockel, les commutateurs Q et les modulateurs de phase, les substrats de guides d'ondes et les plaquettes d'ondes acoustiques de surface (SAW), etc.

Notre grande expérience dans la croissance et la production de masse de niobate de lithium de qualité optique, à la fois en boule et en plaquettes. Nous sommes équipés d'installations de pointe pour la croissance de cristaux, la découpe, le rodage, le polissage et le contrôle des plaquettes. Tous les produits finis sont soumis à des tests de température de Curie et à une inspection de contrôle qualité. Toutes les plaquettes sont soumises à un contrôle qualité et à une inspection stricts. Elles sont également soumises à un nettoyage de surface et à un contrôle de planéité stricts.

Spécification de LNOI Wafer

Propriétés​​ de LNOI Wafer

La fabrication de plaquettes de niobate de lithium sur isolant (LNOI) implique une série d'étapes sophistiquées qui combinent la science des matériaux et des techniques de fabrication avancées. Le processus vise à créer un film mince de niobate de lithium (LiNbO₃) de haute qualité collé à un substrat isolant, tel que le silicium ou le niobate de lithium lui-même. Ce qui suit est une explication détaillée du processus :

Étape 1 : Implantation ionique

La première étape de la production de plaquettes LNOI implique l'implantation ionique. Un cristal de niobate de lithium en vrac est soumis à des ions hélium (He) à haute énergie injectés dans sa surface. La machine d'implantation ionique accélère les ions hélium, qui pénètrent dans le cristal de niobate de lithium jusqu'à une profondeur spécifique.

L'énergie des ions hélium est soigneusement contrôlée pour atteindre la profondeur souhaitée dans le cristal. Lorsque les ions traversent le cristal, ils interagissent avec la structure du réseau du matériau, provoquant des perturbations atomiques qui conduisent à la formation d'un plan affaibli, connu sous le nom de « couche d'implantation ». Cette couche permettra finalement de cliver le cristal en deux couches distinctes, où la couche supérieure (appelée couche A) devient le film mince de niobate de lithium nécessaire pour LNOI.

L'épaisseur de ce film mince est directement influencée par la profondeur d'implantation, qui est contrôlée par l'énergie des ions hélium. Les ions forment une distribution gaussienne à l'interface, ce qui est crucial pour assurer l'uniformité du film final.

Étape 2 : Préparation du substrat

Une fois le processus d'implantation ionique terminé, l'étape suivante consiste à préparer le substrat qui supportera le film mince de niobate de lithium. Pour les plaquettes LNOI, les matériaux de substrat courants comprennent le silicium (Si) ou le niobate de lithium (LN) lui-même. Le substrat doit fournir un support mécanique au film mince et assurer une stabilité à long terme pendant les étapes de traitement ultérieures.

Pour préparer le substrat, une couche isolante de SiO₂ (dioxyde de silicium) est généralement déposée sur la surface du substrat de silicium en utilisant des techniques telles que l'oxydation thermique ou le PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition). Cette couche sert de milieu isolant entre le film de niobate de lithium et le substrat de silicium. Dans certains cas, si la couche de SiO₂ n'est pas suffisamment lisse, un processus de polissage chimico-mécanique (CMP) est appliqué pour garantir que la surface est uniforme et prête pour le processus de collage.

Étape 3 : Collage du film mince

Après avoir préparé le substrat, l'étape suivante consiste à coller le film mince de niobate de lithium (couche A) au substrat. Le cristal de niobate de lithium, après l'implantation ionique, est retourné à 180 degrés et placé sur le substrat préparé. Le processus de collage est généralement effectué à l'aide d'une technique de collage de plaquettes.

Dans le collage de plaquettes, le cristal de niobate de lithium et le substrat sont soumis à une pression et une température élevées, ce qui provoque une forte adhérence des deux surfaces. Le processus de collage direct ne nécessite généralement aucun matériau adhésif, et les surfaces sont collées au niveau moléculaire. À des fins de recherche, du benzocyclobutène (BCB) peut être utilisé comme matériau de liaison intermédiaire pour fournir un support supplémentaire, bien qu'il ne soit généralement pas utilisé dans la production commerciale en raison de sa stabilité à long terme limitée.

Étape 4 : Recuit et séparation des couches

Après le processus de collage, la plaquette collée subit un traitement de recuit. Le recuit est crucial pour améliorer la résistance de la liaison entre la couche de niobate de lithium et le substrat, ainsi que pour réparer tout dommage causé par le processus d'implantation ionique.

Pendant le recuit, la plaquette collée est chauffée à une température spécifique et maintenue à cette température pendant une certaine durée. Ce processus renforce non seulement les liaisons interfaciales, mais induit également la formation de microbulles dans la couche implantée par ions. Ces bulles provoquent progressivement la séparation de la couche de niobate de lithium (couche A) du cristal de niobate de lithium en vrac d'origine (couche B).

Une fois la séparation effectuée, des outils mécaniques sont utilisés pour cliver les deux couches, laissant derrière eux un film mince de niobate de lithium de haute qualité (couche A) sur le substrat. La température est progressivement réduite à température ambiante, ce qui achève le processus de recuit et de séparation des couches.

Étape 5 : Planarisation CMP

Après la séparation de la couche de niobate de lithium, la surface de la plaquette LNOI est généralement rugueuse et inégale. Pour obtenir la qualité de surface requise, la plaquette subit un processus final de polissage chimico-mécanique (CMP). Le CMP lisse la surface de la plaquette, éliminant toute rugosité restante et garantissant que le film mince est plan.

Le processus CMP est essentiel pour obtenir une finition de haute qualité sur la plaquette, ce qui est essentiel pour la fabrication ultérieure des dispositifs. La surface est polie à un niveau très fin, souvent avec une rugosité (Rq) inférieure à 0,5 nm, mesurée par microscopie à force atomique (AFM).

Applications de la plaquette LNOI