Wafer LNOI 2/3/4/6/8 pulgadas LiNbO3, Dispositivos fotónicos personalizables

Dispositivos fotónicos LNOI Wafer 2/3/4/6/8 pulgadas (Si/LiNbO₃, personalizables)

Introducción de P: ¿Qué es LNOI?

Los cristales de LiNbO3 se utilizan ampliamente como duplicadores de frecuencia para longitudes de onda > 1um y osciladores paramétricos ópticos (OPO) bombeados a 1064 nm, así como dispositivos de adaptación de fase cuasi (QPM). Debido a sus grandes coeficientes Elector-Óptico (E-O) y Acousto-Óptico (A-O), el cristal de LiNbO3 es el material más utilizado para celdas de Pockel, interruptores Q y moduladores de fase, sustratos de guía de ondas y obleas de ondas acústicas superficiales (SAW), etc.

Nuestra abundante experiencia en el crecimiento y la producción en masa de niobato de litio de grado óptico tanto en boule como en obleas. Estamos equipados con instalaciones avanzadas para el crecimiento de cristales, corte, lapeado de obleas, pulido y verificación, todos los productos terminados pasan por pruebas de temperatura de curie e inspección de control de calidad. Todas las obleas están bajo estricto control de calidad e inspección. Y también bajo estricto control de limpieza y planitud de la superficie.

Especificación LNOI WaferP: ¿Qué es LNOI?

LNOI WaferP: ¿Qué es LNOI?

Paso 1: Implantación de iones

El primer paso en la producción de obleas LNOI implica la implantación de iones. Un cristal de niobato de litio a granel se somete a iones de helio (He) de alta energía inyectados en su superficie. La máquina de implantación de iones acelera los iones de helio, que penetran en el cristal de niobato de litio a una profundidad específica.

La energía de los iones de helio se controla cuidadosamente para lograr la profundidad deseada en el cristal. A medida que los iones viajan a través del cristal, interactúan con la estructura de la red del material, causando interrupciones atómicas que conducen a la formación de un plano debilitado, conocido como la "capa de implantación". Esta capa eventualmente permitirá que el cristal se divida en dos capas distintas, donde la capa superior (denominada Capa A) se convierte en la película delgada de niobato de litio necesaria para LNOI.

El grosor de esta película delgada está directamente influenciado por la profundidad de implantación, que se controla mediante la energía de los iones de helio. Los iones forman una distribución gaussiana en la interfaz, lo cual es crucial para garantizar la uniformidad en la película final.

Paso 2: Preparación del sustrato

Una vez que se completa el proceso de implantación de iones, el siguiente paso es preparar el sustrato que soportará la película delgada de niobato de litio. Para las obleas LNOI, los materiales de sustrato comunes incluyen silicio (Si) o el propio niobato de litio (LN). El sustrato debe proporcionar soporte mecánico para la película delgada y garantizar la estabilidad a largo plazo durante los pasos de procesamiento posteriores.

Para preparar el sustrato, una capa aislante de SiO₂ (dióxido de silicio) se deposita típicamente sobre la superficie del sustrato de silicio utilizando técnicas como la oxidación térmica o PECVD (Deposición química de vapor mejorada por plasma). Esta capa sirve como medio aislante entre la película de niobato de litio y el sustrato de silicio. En algunos casos, si la capa de SiO₂ no es lo suficientemente lisa, se aplica un proceso de pulido químico-mecánico (CMP) para garantizar que la superficie sea uniforme y esté lista para el proceso de unión.

Paso 3: Unión de película delgada

Después de preparar el sustrato, el siguiente paso es unir la película delgada de niobato de litio (Capa A) al sustrato. El cristal de niobato de litio, después de la implantación de iones, se voltea 180 grados y se coloca sobre el sustrato preparado. El proceso de unión se lleva a cabo típicamente utilizando una técnica de unión de obleas.

En la unión de obleas, tanto el cristal de niobato de litio como el sustrato se someten a alta presión y temperatura, lo que hace que las dos superficies se adhieran fuertemente. El proceso de unión directa generalmente no requiere ningún material adhesivo, y las superficies se unen a nivel molecular. Para fines de investigación, el benzociclobuteno (BCB) puede usarse como un material de unión intermedio para proporcionar soporte adicional, aunque generalmente no se usa en la producción comercial debido a su estabilidad limitada a largo plazo.

Paso 4: Recocido y separación de capas

Después del proceso de unión, la oblea unida se somete a un tratamiento de recocido. El recocido es crucial para mejorar la fuerza de unión entre la capa de niobato de litio y el sustrato, así como para reparar cualquier daño causado por el proceso de implantación de iones.

Durante el recocido, la oblea unida se calienta a una temperatura específica y se mantiene a esa temperatura durante una cierta duración. Este proceso no solo fortalece los enlaces interfaciales, sino que también induce la formación de microburbujas en la capa implantada con iones. Estas burbujas gradualmente hacen que la capa de niobato de litio (Capa A) se separe del cristal de niobato de litio a granel original (Capa B).

Una vez que ocurre la separación, se utilizan herramientas mecánicas para separar las dos capas, dejando una película delgada de niobato de litio (Capa A) de alta calidad en el sustrato. La temperatura se reduce gradualmente a temperatura ambiente, completando el proceso de recocido y separación de capas.

Paso 5: Planarización CMP

Después de la separación de la capa de niobato de litio, la superficie de la oblea LNOI es típicamente rugosa y desigual. Para lograr la calidad de superficie requerida, la oblea se somete a un proceso final de pulido químico-mecánico (CMP). CMP suaviza la superficie de la oblea, eliminando cualquier rugosidad restante y asegurando que la película delgada sea plana.

El proceso CMP es esencial para obtener un acabado de alta calidad en la oblea, lo cual es crítico para la fabricación posterior del dispositivo. La superficie se pule a un nivel muy fino, a menudo con una rugosidad (Rq) de menos de 0.5 nm, medida por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM).

Aplicaciones de la oblea LNOI

Las obleas LNOI (Niobato de Litio sobre Aislante) se utilizan en una amplia gama de aplicaciones avanzadas debido a sus propiedades excepcionales, incluidos los altos coeficientes ópticos no lineales y las fuertes características mecánicas. En óptica integrada, las obleas LNOI son esenciales para crear dispositivos fotónicos como moduladores, guías de ondas y resonadores, que son críticos para manipular la luz en circuitos integrados. En telecomunicaciones, las obleas LNOI se utilizan ampliamente en moduladores ópticos, que permiten la transmisión de datos a alta velocidad en redes de fibra óptica. En el campo de la computación cuántica, las obleas LNOI juegan un papel vital en la generación de pares de fotones entrelazados, que son fundamentales para la distribución de claves cuánticas (QKD) y la comunicación segura. Además, las obleas LNOI se utilizan en diversas aplicaciones de sensores, donde se utilizan para crear sensores ópticos y acústicos altamente sensibles para el monitoreo ambiental, el diagnóstico médico y los procesos industriales. Estas diversas aplicaciones hacen de las obleas LNOI un material clave en el desarrollo de tecnologías de próxima generación en múltiples campos.