新硅聚合实现6英寸光学级硅基高均匀性铌酸锂薄膜的工程化制备

上海微系统所异质集成XOI课题组孵化的上海新硅聚合半导体有限公司（简称：新硅聚合）近期实现了6英寸的光学级硅基高均匀性铌酸锂薄膜（LNOI）的工程化制备。如图1（a）为所制备的6 inch LNOI薄膜照片，得益于LN与Si衬底之间良好的键合工艺，所制备的6 inch LNOI无孔洞，划伤等缺陷。图1（b）为所制备的600 nm 6 inchLNOI 产品薄膜厚度mapping图。

测试结果表明，其薄膜厚度平均值为600.1 nm，薄膜厚度面内极差（Range，膜厚最大值与最小值之差）仅为8.93 nm，计算得到的膜厚不均匀性为±0.7%，显示出极好的薄膜均匀性，可为高均匀性光学器件的制备提供优异的异质晶圆基础。

图1（a）高均匀性6 inch晶圆级硅基铌酸锂薄膜照片；（b）高均匀性6 inch晶圆级硅基铌酸锂薄膜厚度测试图

基于所制备的薄膜铌酸锂材料，实现了高Q值微环谐振器的制备。图2（a）为微环谐振器光镜图，图2（b）为微环谐振器测试结果，其QL值可达1.99×106。

图2（a）LN微环谐振器光镜图；（b）LN微环谐振器1550 nm波长附近传输图谱测试结果

除了硅基铌酸锂薄膜晶圆外，团队开发了多种铌酸锂异质衬底的制备技术，如SiC，蓝宝石和石英等。这些新型铌酸锂薄膜异质衬底结构可用于新型高性能光学器件以及5G声学谐振器和滤波器的制备。图3为相应的晶圆衬底结构示意图及对应的晶圆级铌酸锂薄膜照片。多种新型衬底铌酸锂薄膜的制备，可进一步丰富铌酸锂薄膜的应用场景。

图3（a）6 inch 碳化硅基LN薄膜结构及照片；（b）4 inch蓝宝石基LN薄膜结构及照片；（c）4 inch石英基LN薄膜结构及照片

其中，SiC基铌酸锂薄膜结构可用于5G通信中的高频大带宽声表面波滤波器的制备。图4为基于SiC基铌酸锂薄膜所制备的高频大带宽滤波器的测试结果。滤波器中心频率达到了4.88 GHz，3 dB带宽高达408 MHz，插入损耗仅为0.96 dB，带外抑制为26 dB，显示出应用于5G中高频段的巨大潜力。

图4 SiC基LN薄膜SAW滤波器测试结果

未来，新硅聚合将更进一步致力于高品质压电、光电薄膜的研发和量产化，为广大国内外客户提供优质的产品与服务。

审核编辑：刘清