رقاقة LNOI (نيوبات الليثيوم على عازل) للاتصالات، الاستشعار، الكهروضوئي العالي
رسم تخطيطي مفصل
ملخص
يحتوي صندوق الرقاقة على أخاديد متناظرة، ذات أبعاد موحدة بدقة لدعم جانبي الرقاقة. يُصنع صندوق الرقاقة عادةً من مادة البولي بروبيلين البلاستيكية الشفافة المقاومة للحرارة والتآكل والكهرباء الساكنة. تُستخدم ألوان مختلفة من الإضافات لتمييز أجزاء المعالجة المعدنية في إنتاج أشباه الموصلات. نظرًا لصغر حجم أشباه الموصلات، وكثافة الأنماط، ومتطلبات حجم الجسيمات الدقيقة جدًا في الإنتاج، يجب ضمان بيئة نظيفة لصندوق الرقاقة لتوصيله بتجويف التفاعل في صندوق البيئة الدقيقة لآلات الإنتاج المختلفة.
منهجية التصنيع
تتكون عملية تصنيع رقائق LNOI من عدة خطوات دقيقة:
الخطوة 1: زرع أيونات الهيليوميتم إدخال أيونات الهيليوم إلى بلورة نيوبات الليثيوم باستخدام جهاز زرع الأيونات. تستقر هذه الأيونات على عمق محدد، مكونة طبقة ضعيفة تسهل في النهاية فصل الغشاء.
الخطوة الثانية: تكوين الركيزة الأساسيةتُؤكسد رقاقة سيليكون أو نيوبات الليثيوم المنفصلة أو تُغطى بطبقة من ثاني أكسيد السيليكون باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما أو الأكسدة الحرارية. ويتم تسوية سطحها العلوي لتحقيق أفضل ترابط.
الخطوة 3: ربط نيوبات الليثيوم بالركيزةتُقلب بلورة نيوبات الليثيوم المزروعة بالأيونات وتُلصق بالرقاقة الأساسية باستخدام تقنية الربط المباشر للرقاقات. في البيئات البحثية، يمكن استخدام بنزوسيكلوبوتين (BCB) كمادة لاصقة لتسهيل عملية الربط في ظروف أقل صرامة.
الخطوة الرابعة: المعالجة الحرارية وفصل الأغشيةيؤدي التلدين إلى تنشيط تكوين الفقاعات عند العمق المزروع، مما يسمح بفصل الغشاء الرقيق (طبقة نيوبات الليثيوم العلوية) عن الكتلة. وتُستخدم القوة الميكانيكية لإتمام عملية التقشير.
الخطوة 5: تلميع السطحيتم تطبيق التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) لتنعيم سطح LN العلوي، مما يحسن الجودة البصرية وإنتاجية الجهاز.
المعايير الفنية
| مادة | بصري درجة LiNbO3 رقائق (بيضاء) or أسود) | |
| كوري درجة حرارة | 1142±0.7 درجة مئوية | |
| قص زاوية | X/Y/Z إلخ | |
| القطر/الحجم | 2 بوصة / 3 بوصة / 4 بوصة ±0.03 مم | |
| تول (±) | <0.20 مم ±0.005 مم | |
| سماكة | 0.18 إلى 0.5 مم أو أكثر | |
| أساسي مستوي | 16 مم / 22 مم / 32 مم | |
| TTV | <3 ميكرومتر | |
| قَوس | -30 | |
| الالتواء | <40 ميكرومتر | |
| توجيه مستوي | جميعها متوفرة | |
| سطح يكتب | مصقول من جانب واحد (SSP) / مصقول من الجانبين (DSP) | |
| مصقول جانب Ra | <0.5 نانومتر | |
| S/D | 20/10 | |
| حافة معايير | R=0.2 مم النوع C or مقدمة مدببة | |
| جودة | حر of فقاعات متصدعة و المكونات) | |
| بصري مخدر | Mg/Fe/Zn/MgO إلخ ل بصري درجة LN رقائق السيليكون لكل مطلوب | |
| رقاقة سطح معايير | معامل الانكسار | No=2.2878/Ne=2.2033 @632nm wavelength/prism coupler method. |
| تلوث، | لا أحد | |
| الجسيمات ج>0.3 ميكرومتر m | ≤30 | |
| خدوش، تقشر | لا أحد | |
| عيب | لا توجد تشققات أو خدوش أو علامات منشار أو بقع على الحواف. | |
| التغليف | الكمية/علبة رقائق | 25 قطعة في العلبة |
حالات الاستخدام
بفضل تنوع استخداماته وأدائه المتميز، يُستخدم LNOI في العديد من الصناعات:
الفوتونيات:أجهزة التعديل المدمجة، وأجهزة الإرسال المتعدد، والدوائر الضوئية.
الترددات اللاسلكية/الصوتيات:أجهزة التعديل الصوتية الضوئية، مرشحات الترددات الراديوية.
الحوسبة الكمومية:خلاطات التردد غير الخطية ومولدات أزواج الفوتونات.
الدفاع والفضاء:الجيروسكوبات البصرية منخفضة الفقد، وأجهزة تغيير التردد.
الأجهزة الطبية:أجهزة الاستشعار الحيوية البصرية ومجسات الإشارات عالية التردد.
التعليمات
س: لماذا يُفضل استخدام LNOI على SOI في الأنظمة البصرية؟
A:يتميز LNOI بمعاملات كهروضوئية فائقة ونطاق شفافية أوسع، مما يتيح أداءً أعلى في الدوائر الضوئية.
س: هل يُعدّ تعديل سعر السهم إلزاميًا بعد تقسيمه؟
A:نعم. سطح LN المكشوف خشن بعد عملية تقطيع الأيونات ويجب صقله ليتوافق مع مواصفات الجودة البصرية.
س: ما هو أقصى حجم متاح للرقاقة؟
A:تُعد رقائق LNOI التجارية في الأساس 3 بوصات و 4 بوصات، على الرغم من أن بعض الموردين يقومون بتطوير متغيرات 6 بوصات.
س: هل يمكن إعادة استخدام طبقة LN بعد عملية التقسيم؟
A:يمكن إعادة صقل البلورة الأساسية وإعادة استخدامها عدة مرات، على الرغم من أن الجودة قد تتدهور بعد دورات متعددة.
س: هل رقائق LNOI متوافقة مع معالجة CMOS؟
A:نعم، لقد تم تصميمها لتتوافق مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية، وخاصة عند استخدام ركائز السيليكون.
