LNOI ウェッファー 2/3/4/6/8 インチ LiNbO3 可変光子装置

LNOIウェーハ 2/3/4/6/8 インチ (Si/LiNbO₃、カスタマイズ可能) フォトニックデバイス

の紹介 LNOIウェーハ

LiNbO3結晶は、波長>1umの周波数2倍器や、1064 nmで励起される光パラメトリック発振器（OPO）、準位相整合（QPM）デバイスとして広く使用されています。大きな電気光学（E-O）および音響光学（A-O）係数により、LiNbO3結晶は、ポッケルセル、Qスイッチ、位相変調器、導波路基板、表面弾性波（SAW）ウェーハなどに最も一般的に使用される材料です。

当社は、光学グレードのリチウムニオブ酸塩をインゴットとウェーハの両方で成長させ、大量生産してきた豊富な経験があります。結晶成長、スライス、ウェーハラッピング、研磨、検査のための高度な設備を備えており、すべての完成品はキュリー温度の試験とQC検査に合格しています。すべてのウェーハは厳格な品質管理と検査を受けています。また、厳格な表面清浄度と平坦度管理も行っています。

仕様 のLNOIウェーハ

特性 のLNOIウェーハ

リチウムニオブ酸塩オンインシュレータ（LNOI）ウェーハの製造には、材料科学と高度な製造技術を組み合わせた洗練された一連のステップが含まれます。このプロセスは、シリコンやリチウムニオブ酸塩自体などの絶縁基板に結合された、薄く高品質のリチウムニオブ酸塩（LiNbO₃）膜を作成することを目的としています。以下に、このプロセスの詳細な説明を示します。

ステップ1：イオン注入

LNOIウェーハの製造における最初のステップは、イオン注入です。バルクのリチウムニオブ酸塩結晶に、その表面に注入された高エネルギーヘリウム（He）イオンを照射します。イオン注入機はヘリウムイオンを加速し、リチウムニオブ酸塩結晶に特定の深さまで浸透させます。

ヘリウムイオンのエネルギーは、結晶内の所望の深さを達成するために慎重に制御されます。イオンが結晶を通過すると、材料の格子構造と相互作用し、原子の破壊を引き起こし、「注入層」として知られる弱化平面を形成します。この層は最終的に結晶を2つの異なる層に分離することを可能にし、上層（層Aと呼ぶ）がLNOIに必要な薄いリチウムニオブ酸塩膜になります。

この薄膜の厚さは、イオン注入の深さに直接影響され、これはヘリウムイオンのエネルギーによって制御されます。イオンは界面にガウス分布を形成し、これは最終的な膜の均一性を確保するために重要です。

ステップ2：基板の準備

イオン注入プロセスが完了したら、次のステップは、薄いリチウムニオブ酸塩膜を支持する基板を準備することです。LNOIウェーハの場合、一般的な基板材料には、シリコン（Si）またはリチウムニオブ酸塩（LN）自体が含まれます。基板は、薄膜に機械的サポートを提供し、その後の処理ステップ中の長期的な安定性を確保する必要があります。

基板を準備するために、SiO₂（二酸化ケイ素）絶縁層が、熱酸化やPECVD（プラズマ化学気相成長）などの技術を使用して、シリコン基板の表面に堆積されるのが一般的です。この層は、リチウムニオブ酸塩膜とシリコン基板間の絶縁媒体として機能します。場合によっては、SiO₂層が十分に滑らかでない場合、化学機械研磨（CMP）プロセスを適用して、表面が均一で、結合プロセスに対応できるようにします。

ステップ3：薄膜の結合

基板を準備した後、次のステップは、薄いリチウムニオブ酸塩膜（層A）を基板に結合することです。イオン注入後のリチウムニオブ酸塩結晶は180度反転し、準備された基板上に配置されます。結合プロセスは、通常、ウェーハ接合技術を使用して行われます。

ウェーハ接合では、リチウムニオブ酸塩結晶と基板の両方に高圧と高温を加え、2つの表面を強く接着させます。直接結合プロセスでは、通常、接着剤は必要なく、表面は分子レベルで結合されます。研究目的では、ベンゾシクロブテン（BCB）を中間結合材料として使用して、追加のサポートを提供することができますが、長期的な安定性が限られているため、通常、商業生産では使用されません。

ステップ4：アニーリングと層の分離

結合プロセス後、結合されたウェーハはアニーリング処理を受けます。アニーリングは、リチウムニオブ酸塩層と基板間の結合強度を向上させるだけでなく、イオン注入プロセスによって引き起こされた損傷を修復するためにも重要です。

アニーリング中、結合されたウェーハは特定の温度に加熱され、一定期間その温度に保たれます。このプロセスは、界面結合を強化するだけでなく、イオン注入層にマイクロバブルの形成を誘発します。これらのバブルは徐々に、リチウムニオブ酸塩層（層A）を元のバルクのリチウムニオブ酸塩結晶（層B）から分離させます。

分離が発生すると、機械的ツールを使用して2つの層を分離し、基板上に薄く高品質のリチウムニオブ酸塩膜（層A）を残します。温度は徐々に室温まで下げられ、アニーリングと層分離プロセスが完了します。

ステップ5：CMP平坦化

リチウムニオブ酸塩層の分離後、LNOIウェーハの表面は通常、粗く不均一です。必要な表面品質を達成するために、ウェーハは最終的な化学機械研磨（CMP）プロセスを受けます。CMPはウェーハの表面を滑らかにし、残りの粗さを除去し、薄膜が平坦であることを確認します。

CMPプロセスは、ウェーハに高品質の仕上げを得るために不可欠であり、その後のデバイス製造に不可欠です。表面は非常に細かいレベルまで研磨され、多くの場合、原子間力顕微鏡（AFM）で測定すると、粗さ（Rq）が0.5 nm未満になります。

LNOIウェーハの用途