Historia rozwoju płytek InP o średnicy 2 cali

2-calowe wafle InP wyrosły z kilkudziesięciu lat pracy nad trudnym kryształem. Fosforek indu ma bezpośrednie pasmo wzbronione około 1,34 eV, ale fosfor odparowuje w temperaturze topnienia, co powoduje, że wczesne kryształy są małe i wadliwe. Zamrożenie w kapsułkach płynnych i zamrożenie w pionowym gradiencie sprawiło, że 2-calowe podłoża stały się praktyczne, a lasery i detektory światłowodowe nadały im znaczenie komercyjne.

Dlaczego InP przykuło uwagę

Fosforek indu jest półprzewodnikiem złożonym z grupy III-V. Trzy właściwości wzbudziły zainteresowanie badaczy połowy XX wieku:

• Bezpośrednie pasmo wzbronionedzięki czemu emituje i pochłania światło efektywnie, w przeciwieństwie do krzemu.
• Wysoka prędkość elektronów, przydatne w przypadku tranzystorów wysokiej częstotliwości.
• Dopasowanie kratoweze stopami InGaAs i InGaAsP, które można dostroić do długości fal 1,3 µm i 1,55 µm, gdzie światłowód ma niskie straty.

Początkowy problem: opary fosforu

W temperaturze topnienia InP, około 1060 ° C, fosfor ma bardzo wysoką prężność pary. W otwartym tyglu ucieka, pozostawiając stop bogaty w ind i kryształ pełen defektów. Pierwsi badacze mogli wytwarzać jedynie małe, nieregularne kryształy, wystarczające do pomiaru podstawowych właściwości, ale nie do produkcji użytecznych płytek.

Płynny Kapsułkowany Czochralski (LEC)

Przełomem było pokrycie wytopu warstwą roztopionego tlenku boru (B2O3) i uruchomienie ściągacza w komorze wysokociśnieniowej wypełnionej gazem obojętnym. Środek kapsułkujący i ciśnienie utrzymują fosfor w stopie podczas wyciągania kryształu zaszczepiającego, jak w standardowej hodowli Czochralskiego. Opracowany dla związków III-V pod koniec lat 60. XX wieku, LEC umożliwił hodowanie okrągłych kryształów InP wystarczająco dużych, aby można je było pokroić na płytki o średnicy około 2 cali.

Kryształy LEC miały słabość: strome gradienty termiczne w ściągaczu powodowały naprężenia, powodujące duże gęstości dyslokacji, a czasem bliźniacze. Ta ograniczona wydajność urządzenia.

Pionowe zatrzymanie gradientu i pionowe Bridgman

Później hodowcy coraz częściej stosowali metody zamrażania w gradiencie pionowym (VGF) i pionowe metody Bridgmana (VB). Stop krzepnie powoli z nasion znajdujących się na dnie tygla w kontrolowanym gradiencie temperatury. Łagodniejsze gradienty oznaczają mniejsze naprężenia i mniejszą gęstość wżerów po trawieniu. Metody te stały się istotne w przypadku podłoży stosowanych w laserach i detektorach, gdzie dyslokacje skracają żywotność urządzenia.

Światłowody napędzają popyt

W miarę rozwoju długodystansowych sieci światłowodowych lasery i fotodetektory dla 1,3 i 1,55 µm potrzebowały substratów InP. Fotodiody InGaAs/InP i lasery InGaAsP/InP stały się standardowymi elementami systemów telekomunikacyjnych. Producenci urządzeń potrzebowali spójnych, dobrze scharakteryzowanych płytek, a 2-calowy rozmiar stał się ustalonym rozmiarem w tej branży na wiele lat.

Opcje dopingowe, które stały się standardem

Lepsze powierzchnie i płytki gotowe do epi

Wydajność urządzenia zależy od tego, co dzieje się na powierzchni płytki podczas epitaksji metodą MOCVD lub MBE. Procesy polerowania i czyszczenia uległy poprawie do czasu, gdy dostawcy mogli dostarczać płytki gotowe do epi, które trafiały do ​​reaktora bez dodatkowego trawienia. Po drodze zaostrzono specyfikacje dotyczące płaskości (TTV, łuk, osnowa) i chropowatości powierzchni.

Większe wafle i rola 2 cali dzisiaj

3-calowe i 4-calowe płytki InP są obecnie powszechnie produkowane na skalę masową, a większe rozmiary są w opracowaniu. 2 cale nie zniknęły. Jest nadal szeroko stosowany do:

• Badania uniwersyteckie i instytutowe
• Urządzenia prototypowe i niskonakładowe
• Rozwój procesu epitaksji, w którym liczy się niższy koszt w przeliczeniu na płytkę
• Narzędzia i osprzęt przeznaczone do podłoży o grubości 2 cali

InP pozostaje kruchy i droższy niż krzem lub GaA, dlatego ostrożne obchodzenie się z nim i pakowanie nadal stanowią część historii. Aktualne opcje możesz zobaczyć na naszej stronie2-calowy wafel InPstronę lub przeglądaj całośćGama płytek InP.

Często zadawane pytania

Dlaczego InP jest trudniejszy w uprawie niż krzem?Fosfor ma wysoką prężność pary w temperaturze topnienia, więc wzrost wymaga kapsułkowania, wysokiego ciśnienia lub zamkniętego układu, a kryształ jest podatny na bliźniakowanie i dyslokacje.

Do czego służy InP?Głównie lasery i fotodetektory do komunikacji światłowodowej, a także tranzystory wysokiej częstotliwości i niektóre fotoniczne układy scalone.

Czy nadal warto kupić 2-calowy InP?Tak w przypadku badań, prototypowania i rozwoju procesów, gdzie niższy koszt płytek i kompatybilne narzędzia mają większe znaczenie niż wydajność.