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 1064 nm ainsi que les
dispositifs 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, 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 des
tests de température de Curie et une inspection de contrôle
qualité. Toutes les plaquettes sont soumises un contrôle qualité et
une inspection stricts. Elles sont également soumises un nettoyage
de surface et un contrôle de planéité stricts.
Spécification de LNOI Wafer
| Matériau | Optique Qualité LiNbO3 plaquettes |
| Curie Température | 1142±0.7℃ |
| Coupe Angle | X/Y/Z etc |
| Diamètre/taille | 2”/3”/4”/6"/8” |
| Tol(±) | <0.20 mm ±0.005mm |
| Épaisseur | 0.18～0.5mm ou plus |
| Principal Plat | 16mm/22mm/32mm |
| TTV | <3μm |
| Flèche | -30<30 |
| Voile | <40μm |
| Orientation Plat | Tous disponibles |
| Surface Type | Simple face polie (SSP)/Double faces polies (DSP) |
| Poli côté Ra | <0.5nm |
| S/D | 20/10 |
| Bord Critères | R=0.2mm Type C ou Bullnose |
| Qualité | Sans fissures (bulles et inclusions) |
| Optique dopé | Mg/Fe/Zn/MgO etc pour LN de qualité optique< plaquettes par
demande |
| Plaquette Surface Critères | Indice de réfraction | No=2.2878/Ne=2.2033 @632nm longueur d'onde/méthode du coupleur
prisme. |
| Contamination, | Aucun |
| Particules c>0.3μ m | <=30 |
| Rayures, Écaillage | Aucun |
| Défaut | Pas de fissures de bord, rayures, marques de scie, taches |
| Emballage | Qté/Boîte de plaquettes | 25 pièces par boîte |
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 créer un film mince de niobate de lithium (LiNbO₃)
de haute qualité collé 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 des ions hélium (He) 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'
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 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 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 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 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 coller
le film mince de niobate de lithium (couche A) au substrat. Le
cristal de niobate de lithium, après l'implantation ionique, est
retourné 180 degrés et placé sur le substrat préparé. Le processus
de collage est généralement effectué 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 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. 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 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 une température
spécifique et maintenue 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 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 un niveau très
fin, souvent avec une rugosité (Rq) inférieure 0,5 nm, mesurée par
microscopie force atomique (AFM).
Applications de la plaquette LNOI
Les plaquettes LNOI (Niobate de lithium sur isolant) sont utilisées
dans un large éventail d'applications avancées en raison de leurs
propriétés exceptionnelles, notamment des coefficients optiques non
linéaires élevés et de fortes caractéristiques mécaniques. En
optique intégrée, les plaquettes LNOI sont essentielles pour créer
des dispositifs photoniques tels que des modulateurs, des guides
d'ondes et des résonateurs, qui sont essentiels pour manipuler la
lumière dans les circuits intégrés. En télécommunications, les
plaquettes LNOI sont largement utilisées dans les modulateurs
optiques, qui permettent la transmission de données haut débit dans
les réseaux fibres optiques. Dans le domaine de l'informatique
quantique, les plaquettes LNOI jouent un rôle essentiel dans la
génération de paires de photons intriqués, qui sont fondamentales
pour la distribution quantique de clés (QKD) et la communication
sécurisée. De plus, les plaquettes LNOI sont utilisées dans
diverses applications de capteurs, où elles sont utilisées pour
créer des capteurs optiques et acoustiques très sensibles pour la
surveillance environnementale, les diagnostics médicaux et les
processus industriels. Ces diverses applications font des
plaquettes LNOI un matériau clé dans le développement des
technologies de nouvelle génération dans de multiples domaines.
FAQ de LNOI Wafer
Q : Qu'est-ce que LNOI ?
R : LNOI signifie Niobate de lithium sur isolant. Il fait
référence un type de plaquette qui présente une fine couche de
niobate de lithium (LiNbO₃) collée un substrat isolant comme le
silicium ou un autre matériau isolant. Les plaquettes LNOI
conservent les excellentes propriétés optiques, piézoélectriques et
pyroélectriques du niobate de lithium, ce qui les rend idéales pour
une utilisation dans diverses technologies photoniques, de
télécommunications et quantiques.
Q : Quelles sont les principales applications des plaquettes
LNOI ?
R : Les plaquettes LNOI sont utilisées dans diverses
applications, notamment l'optique intégrée pour les dispositifs
photoniques, les modulateurs optiques en télécommunications, la
génération de photons intriqués en informatique quantique et dans
les capteurs pour les mesures optiques et acoustiques dans la
surveillance environnementale, les diagnostics médicaux et les
tests industriels.
Q : Comment les plaquettes LNOI sont-elles fabriquées ?
R : La fabrication des plaquettes LNOI implique plusieurs
étapes, notamment l'implantation ionique, le collage de la couche
de niobate de lithium un substrat (généralement du silicium), le
recuit pour la séparation et le polissage chimico-mécanique (CMP)
pour obtenir une surface lisse et de haute qualité. L'implantation
ionique crée une couche mince et fragile qui peut être séparée du
cristal de niobate de lithium en vrac, laissant derrière elle un
film mince de niobate de lithium de haute qualité sur le substrat.
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