전반적인 설명

LNOI (Lithium Niobate on Insulator) 는 고성능 광학 물질입니다.플랫폼 사용 가능웨이퍼 수준에서 이질적인통합그것은 단일으로 구성됩니다.크리스탈리?? 니오바트 (LN) 얇은 필름결합된 위쪽으로방열산화물계층이 구조는합동식품우수한 전기 광학, 비선형 광학, 그리고 낮은손실 전송 성질, 다음 세대의 광학 물질을 위한 핵심 재료로 만드는통합 회로(PICs)

구조 및사양

그 외그림에PDF의 3 페이지, LNOI 웨이퍼는 3...계층구조:

• 위쪽계층: LN 얇은 필름 (300~600 nm)
• 중간계층: SiO2 (215μm)
• 바닥 기판: Si, SiC, 사피르 또는 쿼츠

사용 가능구성:

• 웨이퍼 크기: 4인치 / 6인치 / 8인치 (스케일러블 로드맵)
• 크리스탈 방향성Z-컷, X-컷, Y-컷,회전Y 절단
• 도핑옵션: MgO (5 mol%), Er (1 mol%), 등

주요 성능매개 변수

에 대해6인치 웨이퍼6 면 참조)

• 얇은 필름 두께: 300~600 nm
• 두께변동: ≤ 40 nm
• 표면거칠성: ~0.19 nm RMS (페이지 5 시험 결과)
• 결함제어:
  • 공백 (>10μm): <80
  • 입자 (>0.3μm): <200

에 대해8인치 웨이퍼(페이지 9):

• 두께변동범위: ~7.04 nm
• 공백: <100
• 공정 지속적으로최적화

광학 및 전기 광학 성능

시험에 기초한데이터(8쪽):

• 변조 대역폭: >67 GHz
• 전기 광학효율성(Vπ·L): ~2.1 V·cm
• 극저 광학손실(선 너비 ~ 0.78 pm)

이것들특징 증명훌륭합니다.적합성고속과 저속손실광학장치.

신청서

• 광학 통합 회로 (PIC)
• 고속 광적 변조기 (100G/400G/800G+)
• 마이크로파 광학
• 비선형 광학 (주파수 변환, OPO 등)
• 양자 광학 및 정밀 감지

주요 이점

• 강한 포켈스 전기 광학 효과
• 극저분포 손실
• CMOS와 호환되는 이질적 통합
• 큰 웨이퍼 크기로 확장 가능 ( 최대 8 인치)

성질LNOI 웨이퍼

이솔레이터 (LNOI) 와이퍼에 리?? 니오바이트를 제조하는 것은 재료 과학과 첨단 제조 기술을 결합하는 정교한 일련의 단계를 포함합니다.이 과정은 얇은, 고품질의 리?? 니오바트 (LiNbO3) 필름이 실리콘이나 리?? 니오바트 자체와 같은 단열 기판에 결합됩니다. 다음에는 프로세스의 자세한 설명이 있습니다:

단계 1: 이온 이식

LNOI 웨이퍼 생산의 첫 번째 단계는 이온 이식이다. 대량 리?? 니오바트 결정은 높은 에너지의 헬륨 (He) 이온으로 표면에 주입된다.이온 이식 기계는 헬륨 이온을 가속시킵니다., 특정 깊이까지 리?? 니오바트 결정에 침투합니다.

헬륨 이온의 에너지는 결정의 원하는 깊이를 얻기 위해 신중하게 조절됩니다. 이온이 결정을 통과하면서 물질의 격자 구조와 상호 작용합니다.약화된 평면을 형성하는 원자 파괴를 일으키는이 층은 결국 결정이 두 개의 다른 층으로 갈라질 수 있게 해줍니다.상층 (Layer A) 은 LNOI에 필요한 얇은 리?? 니오바트 필름이 됩니다..

이 얇은 필름의 두께는 헬륨 이온의 에너지에 의해 제어되는 이식 깊이에 의해 직접적으로 영향을 받습니다. 이온은 인터페이스에서 가우스 분포를 형성합니다.이는 최종 영화의 일률성을 보장하는 데 결정적입니다..

단계 2: 기판 준비

이온 이식 과정이 완료되면 다음 단계는 얇은 리?? 니오배트 필름을 지지하는 기판을 준비하는 것입니다.일반적인 기판 재료는 실리콘 (Si) 또는 리?? 니오바트 (LN) 자체를 포함한다.기판은 얇은 필름을 기계적으로 지원하고 후속 처리 단계에서 장기적인 안정성을 보장해야합니다.

기판을 준비하기 위해 a SiO₂ (silicon dioxide) insulating layer is typically deposited onto the surface of the silicon substrate using techniques such as thermal oxidation or PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)이 층은 리?? 니오바트 필름과 실리콘 기판 사이의 절연 매체 역할을 합니다.표면이 균일하고 접착 과정에 준비되어 있는지 확인하기 위해 화학 기계 닦기 (CMP) 과정이 적용됩니다..

단계 3: 얇은 필름 결합

기판을 준비 한 후 다음 단계는 얇은 리?? 니오배트 필름 (층 A) 을 기판에 결합하는 것입니다. 리?? 니오배트 결정은 이온 이식 후,180도 뒤집어 준비된 기판 위에 놓습니다.결합 과정은 일반적으로 웨이퍼 결합 기술을 사용하여 수행됩니다.

웨이퍼 결합에서 리?? 니오바트 결정과 기판은 높은 압력과 온도에 노출되어 두 표면이 강하게 붙어지게됩니다.직접 접착 과정에서는 일반적으로 접착 물질이 필요하지 않습니다.연구용으로, 벤조사이클로부텐 (BCB) 은 추가적인 지원을 제공하기 위해 중간 결합 물질로 사용될 수 있습니다.비록 일반적으로 상업 생산에 사용되지 않지만 제한된 장기 안정성 때문에.

4단계: 응고 및 층 분할

접착 과정 후 접착 된 웨이퍼는 응축 처리를 받게됩니다. 리?? 니오바트 층과 기판 사이의 결합 강도를 향상시키기 위해 응축이 중요합니다.또한 이온 이식 과정으로 인한 손상을 복구하기 위해.

굽는 동안, 결합 된 웨이퍼는 특정 온도로 가열되고 일정 기간 동안 그 온도를 유지합니다.이 과정 은 표면 간 결합 을 강화 할 뿐만 아니라 이온 이식 된 층 에서 미세 거품 이 형성 되는 것 을 유도 한다이 거품은 리?? 니오배트 층 (층 A) 이 원래의 대량 리?? 니오배트 결정 (층 B) 로부터 점차 분리되도록 합니다.

분리가 이루어지면 기계 도구를 사용하여 두 층을 분리하여 기판에 얇고 고품질의 리?? 니오바트 필름 (층 A) 을 남깁니다.온도는 점진적으로 실온으로 낮아집니다., 고름과 층 분리 과정을 완료합니다.

단계 5: CMP 평면화

리?? 니오바트 층이 분리 된 후, LNOI 웨이퍼의 표면은 일반적으로 거칠고 불규칙합니다. 요구되는 표면 품질을 달성하려면웨이퍼가 최종 화학 기계 닦기 (CMP) 과정을 거칩니다.CMP는 웨이퍼의 표면을 부드럽게 하여 잔존하는 거칠성을 제거하고 얇은 필름이 평면으로 만들어지는 것을 보장합니다.

CMP 프로세스는 웨이퍼에 높은 품질의 완공을 얻기 위해 필수적입니다. 이는 후속 장치 제조에 중요합니다. 표면은 매우 미세한 수준으로 닦습니다.종종 거칠성 (Rq) 이 0보다 작습니다..5 nm, 원자력 현미경 (AFM) 으로 측정된다.

1질문: 리?? 탄탈레이트와 리?? 니오바이트는 같나요?- 네

A: 아닙니다. 리?? 탄탈레이트 (LiTaO3) 와 리?? 니오바트 (LiNbO3) 는 서로 다른 화학 성분을 가진 다른 물질입니다.Nb) 그러나 유사한 결정 구조 (R3c 공간 그룹) 와 철 전기적 특성을 공유합니다.

2질문: 리?? 니오바이트는 페로브스카이트인가요?- 네

A: 아닙니다. 리?? 니오바트는 정규 ABX3 페로브스카이트 구조와 다른 비 페로브스카이트 구조 (R3c 공간 그룹) 에서 결정화된다. 그러나, 그것은 ABO3와 같은 산소 오크타에드럴 프레임워크로 인해 페로브스카이트와 같은 ferroelectric 행동을 나타냅니다.