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鈮酸鋰晶圓LNOI制備技術(shù)無塵烘箱
來源:
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作者:雋思半導(dǎo)體設(shè)備部
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發(fā)布時間: 2022-03-24
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薄膜鈮酸鋰晶圓（LNOI）的生產(chǎn)制造技術(shù)與傳統(tǒng)SOI晶圓制造方法相同，大多基于"Smart-cut"技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)專利于1998年申請【1】，到2018年截止，目前該項(xiàng)專利技術(shù)已經(jīng)不受專利保護(hù)，可無償使用。
LNOI晶圓制備過程如下下圖所示，包括以下五個步驟：（1）離子注入；（2）襯底準(zhǔn)備；（3）薄膜鍵合；（4）退火及剝離；（5）CMP平坦化。
01 第一步：離子注入
如下圖b所示，利用離子注入機(jī)，從鈮酸鋰晶體上表面打入高能的He離子，特定能量的He離子進(jìn)入晶體后，受到LN晶體中原子和電子的阻撓，會逐漸減速并停留在特定深度位置，破壞該位置附近處的晶體結(jié)構(gòu)，將LN晶體分成上下A/B兩層，而A區(qū)將會是我們需要制備LNOI所需要的薄膜。
02 第二步：襯底制備（鈮酸鋰晶圓LNOI制備技術(shù)無塵烘箱）
要做薄膜鈮酸鋰晶圓，肯定不能讓幾百nm的LN薄膜處于懸空狀態(tài)，必須有底層支撐材料。常用的SOI晶圓，襯底都是一層厚度大于500um的硅晶圓，然后在其表面制備SiO2介質(zhì)層，最后將單晶硅薄膜鍵合在上表面，形成SOI晶圓。
03 第三步：薄膜鍵合（鈮酸鋰晶圓LNOI制備技術(shù)無塵烘箱）
利用晶圓鍵合設(shè)備，將注入離子后的LN晶體反轉(zhuǎn)180度，鍵合到襯底上。對于晶圓級生產(chǎn)而言，襯底與LN兩者的鍵合表面都做了平整化處理，通常采用直接鍵合方式鍵合，中間不需要粘結(jié)劑材料。
而對于科學(xué)研究而言，還可以采用BCB（benzocyclobutene）作為中間層粘結(jié)劑材料，實(shí)現(xiàn)Die to Die的鍵合，采用BCB鍵合方式，對鍵合表面平整度要求較低，非常適合于科研實(shí)驗(yàn)中。但是BCB不具有長期穩(wěn)定性，所以在晶圓生產(chǎn)中，通常不會采用BCB鍵合。
04 第四步：退火及剝離
將兩種晶體表面貼合擠壓后，還需高溫退火及剝離工藝。兩種晶體表面貼合后，首先在特定溫度下維持一定時間，加強(qiáng)界面鍵合力，同時使得注入離子層氣泡化，使得A,B兩層薄膜逐漸分離開，最后用機(jī)械設(shè)備將兩者剝離開，然后再逐漸降低溫度至室溫，完成整個退火及剝離工藝。退火工藝作用：
05 第五步：CMP平坦化
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