Ο φωσφίδιο του ινδίου (InP) είναι μια σημαντική σύνθετη ένωση III-V ημιαγωγός υπόστρωμα που χρησιμοποιείται στις οπτικές επικοινωνίες, τα φωτοηλεκτρονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, τα ηλεκτρονικά υψηλής ταχύτητας, την υπέρυθρη ανίχνευση, τα λέιζερ, τους φωτοανιχνευτές και τα προηγμένα συστήματα αισθητήρων. Τα εμπορικά υποστρώματα InP είναι διαθέσιμα σε διάφορες ηλεκτρικές διαμορφώσεις, συμπεριλαμβανομένου ημι-μονωτικού υλικού και σκόπιμα προσμίξεως τύπου Ν ή τύπου Ρ δίσκων. Τα τρέχοντα εμπορικά χαρτοφυλάκια προϊόντων περιλαμβάνουν συνήθως υποστρώματα InP προσμίξεως με θείο, κασσίτερο, ψευδάργυρο και ημι-μονωτικά.

Για τους μηχανικούς και τις ομάδες αγορών, η επιλογή του σωστού δίσκου InP δεν είναι απλώς θέμα επιλογής διαμέτρου και κρυσταλλικής προσανατολισμού. Η πρόσμιξη επηρεάζει έντονα τη συγκέντρωση φορέων, την ειδική αντίσταση, την ηλεκτρική απομόνωση, τον σχεδιασμό επαφών, τη συμβατότητα επιταξιακής ανάπτυξης και τελικά την αρχιτεκτονική της συσκευής.

Αυτός ο οδηγός συγκρίνει ημι-μονωτικό InP προσμίξεως με Fe, InP τύπου Ν προσμίξεως με S, InP τύπου Ν προσμίξεως με Sn και InP τύπου Ρ προσμίξεως με Zn, με ιδιαίτερη προσοχή στο πώς πρέπει να επιλέγεται κάθε υλικό για ημιαγωγικές και φωτοηλεκτρονικές εφαρμογές.

Γιατί Προσμίξεως το InP;

Οι καθαροί ημιαγωγοί κρύσταλλοι σπάνια συμπεριφέρονται ως ιδανικά εγγενή υλικά στην πρακτική παραγωγή. Οι υπολειμματικές προσμίξεις και τα εγγενή ελαττώματα εισάγουν ηλεκτρικούς φορείς, ενώ η σκόπιμη πρόσμιξη επιτρέπει στους κατασκευαστές να ελέγχουν την αγωγιμότητα με προβλέψιμο τρόπο.

Για ένα υπόστρωμα InP, η πρόσμιξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη τριών θεμελιωδώς διαφορετικών στόχων.

Ο πρώτος είναι η δημιουργία ενός ημι-μονωτικού υποστρώματος υψηλής ειδικής αντίστασης, όπου η ηλεκτρική αγωγιμότητα μέσω του όγκου του δίσκου πρέπει να ελαχιστοποιηθεί.

Ο δεύτερος είναι η δημιουργία ενός αγώγιμου υποστρώματος τύπου Ν, όπου τα ηλεκτρόνια είναι οι πλειοψηφούντες φορείς.

Ο τρίτος είναι η δημιουργία ενός αγώγιμου υποστρώματος τύπου Ρ, όπου οι οπές είναι οι πλειοψηφούντες φορείς.

Το Fe, το S, το Sn και το Zn επομένως δεν αντιπροσωπεύουν απλώς διαφορετικά χημικά πρόσθετα. Δημιουργούν διαφορετικές ηλεκτρικές λειτουργίες μέσα στον κρύσταλλο InP.

Σύγκριση Προσμίξεων InP

Η πραγματική συγκέντρωση φορέων και η ειδική αντίσταση πρέπει πάντα να επιβεβαιώνονται από τις προδιαγραφές του προμηθευτή, επειδή ποικίλλουν ανάλογα με τη μέθοδο ανάπτυξης κρυστάλλου, τη συγκέντρωση πρόσμιξης και την κατηγορία του δίσκου-στόχου.

1. Ημι-μονωτικό InP Προσμίξεως με Fe

Το InP προσμίξεως με Fe είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από τα συμβατικά δίσκους τύπου Ν και τύπου Ρ.

Ο σίδηρος εισάγεται κυρίως για τη δημιουργία ημι-μονωτικού InP, αντί για την παραγωγή ενός κανονικά αγώγιμου ημιαγωγού.

Σε τυπικούς κρυστάλλους InP, οι υπολειμματικές αβαθείς προσμίξεις δοτών μπορούν να κάνουν το υλικό ηλεκτρικά αγώγιμο. Το Fe εισάγει ένα βαθύ επίπεδο αποδέκτη που μπορεί να αντισταθμίσει αυτούς τους υπολειμματικούς δότες παγιδεύοντας ηλεκτρόνια. Μόλις η αντιστάθμιση είναι επαρκής, η συγκέντρωση των ελεύθερων φορέων γίνεται πολύ χαμηλή και το υλικό όγκου επιτυγχάνει υψηλή ηλεκτρική ειδική αντίσταση. Αυτός ο μηχανισμός αντιστάθμισης βαθιού επιπέδου είναι η βάση του συμβατικού ημι-μονωτικού InP προσμίξεως με Fe.

Επομένως, είναι πιο ακριβές να περιγράψουμε το InP προσμίξεως με Fe ως αντισθμισμένο ημι-μονωτικό υλικό παρά να το αντιμετωπίσουμε ως ένα συνηθισμένο υπόστρωμα τύπου Ν ή τύπου Ρ.

Γιατί να Χρησιμοποιήσετε Ημι-μονωτικό InP;

Το κύριο πλεονέκτημα του ημι-μονωτικού InP είναι η ηλεκτρική απομόνωση.

Σε πολλές συσκευές υψηλής συχνότητας και φωτοηλεκτρονικές, η ανεπιθύμητη ροή ρεύματος μέσω του υποστρώματος μπορεί να αυξήσει την παρασιτική σύζευξη, τη διαρροή της συσκευής και τις ηλεκτρικές απώλειες. Ένα υπόστρωμα υψηλής ειδικής αντίστασης βοηθά στην απομόνωση των ενεργών περιοχών της συσκευής μεταξύ τους.

Αυτό καθιστά το ημι-μονωτικό InP προσμίξεως με Fe ελκυστικό για εφαρμογές όπου το υπόστρωμα παρέχει κυρίως μηχανική υποστήριξη, αντιστοίχιση πλέγματος και ηλεκτρική απομόνωση αντί να λειτουργεί ως μονοπάτι ρεύματος χαμηλής αντίστασης.

Τυπικές εφαρμογές μπορεί να περιλαμβάνουν συσκευές υψηλής συχνότητας, φωτοηλεκτρονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, δομές ανιχνευτών και άλλες συσκευές βασισμένες σε InP που απαιτούν ισχυρή απομόνωση υποστρώματος.

Η Συγκέντρωση Fe Δεν Είναι Ίδια με τη Συγκέντρωση Ελεύθερων Φορέων

Ένα σημαντικό σημείο αγοράς είναι ότι η συγκέντρωση Fe δεν πρέπει να ερμηνεύεται με τον ίδιο τρόπο όπως η συγκέντρωση φορέων σε υλικό προσμίξεως με S, Sn ή Zn.

Σε αγώγιμους δίσκους, η συγκέντρωση φορέων βοηθά άμεσα στην περιγραφή της ηλεκτρικής συμπεριφοράς του υποστρώματος.

Σε ημι-μονωτικούς δίσκους προσμίξεως με Fe, οι βασικές παράμετροι είναι συνήθως η ειδική αντίσταση, η συμπεριφορά αντιστάθμισης και η ηλεκτρική ομοιομορφία.

Η σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης Fe και της ειδικής αντίστασης εξαρτάται επίσης από την ενεργοποίηση του Fe και τη συγκέντρωση των υπολειμματικών προσμίξεων. Η εργασία σε InP προσμίξεως με Fe μεγάλης διαμέτρου έχει δείξει ότι ο έλεγχος της συγκέντρωσης και της ενεργοποίησης του Fe είναι σημαντικός για την επίτευξη ομοιόμορφης ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης σε όλο τον δίσκο.

Πότε Πρέπει να Επιλέξετε InP Προσμίξεως με Fe;

Το υλικό προσμίξεως με Fe πρέπει γενικά να εξετάζεται όταν η συσκευή απαιτεί ένα υπόστρωμα με πολύ χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα όγκου.

Είναι ιδιαίτερα σχετικό όταν οι σχεδιαστές συσκευών θέλουν να ελαχιστοποιήσουν τη διαρροή του υποστρώματος ή να απομονώσουν ηλεκτρικά γειτονικές ενεργές δομές.

Ωστόσο, οι αγοραστές πρέπει επίσης να λαμβάνουν υπόψη το θερμικό ιστορικό της επακόλουθης επιταξιακής ανάπτυξης και επεξεργασίας της συσκευής, επειδή η συμπεριφορά και η ανακατανομή του Fe μπορούν να έχουν σημασία σε απαιτητικές δομές υψηλής θερμοκρασίας.

Για αυτόν τον λόγο, μια προδιαγραφή αγοράς ημι-μονωτικού InP πρέπει να ορίζει όχι μόνο την πρόσμιξη, αλλά και την απαιτούμενη ειδική αντίσταση και τα σχετικά όρια ποιότητας υλικού.

2. InP Τύπου Ν Προσμίξεως με S

Το InP προσμίξεως με θείο είναι μια κοινώς διαθέσιμη μορφή υποστρώματος InP τύπου Ν.

Σε αντίθεση με το Fe, το θείο χρησιμοποιείται για την παροχή ελεύθερων ηλεκτρονίων σκόπιμα. Αυτά τα ηλεκτρόνια αυξάνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα και καθιστούν το υπόστρωμα κατάλληλο για δομές όπου η αγωγιμότητα ρεύματος μέσω του δίσκου είναι επιθυμητή.

Οι εμπορικές προδιαγραφές InP τοποθετούν συνήθως το υλικό προσμίξεως με S σε σχετικά υψηλά εύρη συγκέντρωσης φορέων τύπου Ν. Για παράδειγμα, μια εμπορική προδιαγραφή InP αναφέρει υλικό προσμίξεως με S στο περίπου 10¹⁸ cm⁻³ εύρος, αν και η ακριβής τιμή εξαρτάται από τον προμηθευτή δίσκου και την κατηγορία προϊόντος.

Γιατί να Χρησιμοποιήσετε InP Προσμίξεως με S;

Τα υποστρώματα προσμίξεως με S είναι χρήσιμα όταν η χαμηλή αντίσταση υποστρώματος και η ισχυρή αγωγιμότητα τύπου Ν είναι σημαντικές.

Αυτό μπορεί να είναι πολύτιμο σε δομές συσκευών όπου το υπόστρωμα αποτελεί μέρος του ηλεκτρικού μονοπατιού ρεύματος ή όπου απαιτείται ηλεκτρική επαφή τύπου Ν στην πίσω πλευρά.

Το InP προσμίξεως με S συνδέεται επομένως συνήθως με οπτοηλεκτρονικές και ημιαγωγικές δομές που αναπτύσσονται σε αγώγιμα υποστρώματα τύπου Ν.

Ένα παράδειγμα δομής φωτοανιχνευτή βασισμένης σε InP που δημοσιεύθηκε από την Sumitomo Electric χρησιμοποιεί ένα υπόστρωμα InP προσμίξεως με S ως τη βάση τύπου Ν της συσκευής.

InP Προσμίξεως με S και Υψηλή Συγκέντρωση Φορέων

Ένας λόγος για τον οποίο το θείο είναι ελκυστικό είναι η ικανότητά του να παράγει σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις ηλεκτρονίων.

Η υψηλότερη συγκέντρωση φορέων γενικά μειώνει την ειδική αντίσταση, η οποία μπορεί να είναι χρήσιμη για επαφές στην πίσω πλευρά και συσκευές έγχυσης ρεύματος.

Ωστόσο, η υψηλότερη πρόσμιξη δεν είναι αυτόματα καλύτερη.

Η υπερβολική συγκέντρωση φορέων μπορεί να επηρεάσει τις ηλεκτρικές ιδιότητες, την οπτική απορρόφηση, τον επιταξιακό σχεδιασμό και τη συμπεριφορά επαφών. Η σωστή τιμή πρέπει επομένως να επιλέγεται σύμφωνα με τη δομή της συσκευής αντί να καθορίζεται απλώς η υψηλότερη διαθέσιμη συγκέντρωση.

3. InP Τύπου Ν Προσμίξεως με Sn

Το InP προσμίξεως με κασσίτερο είναι ένα άλλο εμπορικά σημαντικό υπόστρωμα InP τύπου Ν.

Όπως η πρόσμιξη με θείο, η πρόσμιξη με Sn παρέχει αγωγιμότητα ηλεκτρονίων, αλλά οι εμπορικοί δίσκοι προσμίξεως με Sn συχνά παρέχονται σε διαφορετικά παράθυρα συγκέντρωσης φορέων.

Μια αντιπροσωπευτική εμπορική προδιαγραφή αναφέρει InP προσμίξεως με Sn με συγκεντρώσεις φορέων που κυμαίνονται από την περιοχή των 10¹⁷ cm⁻³ έως την περιοχή των 10¹⁸ cm⁻³, ενώ το υλικό προσμίξεως με S από τον ίδιο προμηθευτή εκτείνεται περαιτέρω στην περιοχή των υψηλών 10¹⁸ cm⁻³. Αυτές οι τιμές είναι ειδικές για τον προμηθευτή, αλλά δείχνουν ότι οι προσμίξεις S και Sn δεν είναι απαραίτητα εναλλάξιμες προδιαγραφές.

Γιατί να Επιλέξετε Sn Αντί για S;

Η επιλογή μεταξύ Sn και S πρέπει κανονικά να βασίζεται στην απαιτούμενη συγκέντρωση φορέων, την ειδική αντίσταση, τη διαδικασία επιταξιακής ανάπτυξης και την αρχιτεκτονική της συσκευής.

Το υλικό προσμίξεως με Sn μπορεί να είναι ελκυστικό όταν οι μηχανικοί απαιτούν ένα αγώγιμο υπόστρωμα InP τύπου Ν, αλλά θέλουν ένα εύρος συγκέντρωσης φορέων διαφορετικό από αυτό που συνήθως προσφέρεται με υλικό προσμίξεως με S.

Ο κασσίτερος είναι μια πρόσμιξη δότη στο InP, επιτρέποντάς του να υποστηρίζει αγωγιμότητα τύπου Ν.

Από άποψη προμήθειας, είναι επομένως καλύτερο να καθορίζεται η απαιτούμενη συγκέντρωση φορέων ή ειδική αντίσταση αντί να ρωτάται απλώς αν προτιμάται S ή Sn.

Η τελική επιλογή πρόσμιξης μπορεί στη συνέχεια να αντιστοιχιστεί στις ηλεκτρικές απαιτήσεις της συσκευής.

4. InP Προσμίξεως με S έναντι InP Προσμίξεως με Sn

Επειδή τόσο το θείο όσο και ο κασσίτερος παράγουν InP τύπου Ν, οι αγοραστές τα θεωρούν μερικές φορές ισοδύναμα.

Δεν πρέπει να θεωρούνται αυτόματα εναλλάξιμα.

Για πολλά έργα, η πρώτη ερώτηση πρέπει να είναι:

Τι συγκέντρωση ηλεκτρονίων και ειδική αντίσταση απαιτεί η συσκευή;

Εάν απαιτείται σχετικά υψηλή συγκέντρωση φορέων τύπου Ν, το InP προσμίξεως με S μπορεί να είναι μια κατάλληλη επιλογή.

Εάν ο σχεδιασμός απαιτεί ένα διαφορετικό ή πιο μέτριο παράθυρο πρόσμιξης τύπου Ν, μπορεί να εξεταστεί το InP προσμίξεως με Sn.

Ο προμηθευτής υποστρώματος πρέπει επίσης να επιβεβαιώσει τη συμβατότητα με την προοριζόμενη διαδικασία επιταξιακής ανάπτυξης.

Για συσκευές υψηλής αξίας όπως λέιζερ, φωτοανιχνευτές και φωτοηλεκτρονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, η επιλογή του υποστρώματος πρέπει ιδανικά να συντονίζεται με τον προμηθευτή επιταξιακής ανάπτυξης αντί να καθορίζεται μόνο από το τμήμα αγορών δίσκων.

5. InP Τύπου Ρ Προσμίξεως με Zn

Ο ψευδάργυρος είναι μια τυπική πρόσμιξη που χρησιμοποιείται για την παραγωγή InP τύπου Ρ.

Αντί να αυξάνει τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων της ζώνης αγωγιμότητας, ο Zn δημιουργεί συμπεριφορά αποδέκτη και αυξάνει τη συγκέντρωση οπών.

Οι εμπορικές προδιαγραφές προσφέρουν συνήθως InP προσμίξεως με Zn στο περίπου 10¹⁷ έως 10¹⁸ cm⁻³ εύρος συγκέντρωσης φορέων, αν και τα πραγματικά διαθέσιμα εύρη εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον κατασκευαστή και την κατηγορία του δίσκου.

Γιατί να Χρησιμοποιήσετε Υποστρώματα InP Τύπου Ρ;

Απαιτείται υπόστρωμα τύπου Ρ σε σχεδιασμούς συσκευών όπου ο υποκείμενος δίσκος πρέπει να αποτελεί μέρος μιας ημιαγωγικής δομής τύπου Ρ.

Αυτό μπορεί να είναι σχετικό σε εξειδικευμένες φωτοηλεκτρονικές, οπτοηλεκτρονικές και ηλεκτρονικές συσκευές όπου η πολικότητα της επαφής ή η διαμόρφωση της επαφής στην πίσω πλευρά απαιτεί υλικό τύπου Ρ.

Ο Zn αναγνωρίζεται ευρέως ως πρόσμιξη τύπου Ρ σε ημιαγωγικά συστήματα βασισμένα σε InP.

Πρέπει να Λαμβάνεται Υπόψη η Θερμική Επεξεργασία

Η θερμική συμπεριφορά του Zn είναι επίσης σημαντική.

Ο Zn μπορεί να ανακατανεμηθεί υπό συνθήκες θερμικής επεξεργασίας, και η συμπεριφορά διάχυσης μπορεί να έχει σημασία σε ημιαγωγικές δομές που εκτίθενται σε αυξημένες θερμοκρασίες.

Για ένα τελικό υπόστρωμα, αυτό δεν δημιουργεί αυτόματα πρόβλημα. Ωστόσο, εάν ο δίσκος θα υποβληθεί σε απαιτητική επιταξιακή ανάπτυξη, διάχυση ή ανόπτηση, η πλήρης θερμική διαδικασία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τον καθορισμό της αποδεκτής συγκέντρωσης Zn.

6. InP Προσμίξεως με Fe έναντι InP Τύπου Ν έναντι InP Τύπου Ρ: Η Θεμελιώδης Διαφορά

Η πιο σημαντική διάκριση μπορεί να συνοψιστεί πολύ απλά.

Το ημι-μονωτικό InP προσμίξεως με Fe επιλέγεται όταν θέλετε να καταστείλετε την ηλεκτρική αγωγιμότητα μέσω του υποστρώματος.

Το InP τύπου Ν προσμίξεως με S ή Sn επιλέγεται όταν θέλετε το υπόστρωμα να άγει ηλεκτρόνια.

Το InP τύπου Ρ προσμίξεως με Zn επιλέγεται όταν το υπόστρωμα πρέπει να παρέχει αγωγιμότητα οπών.

Αυτή η διάκριση πρέπει να καθορίζεται από την ηλεκτρική αρχιτεκτονική της συσκευής πριν οριστικοποιηθούν άλλες παράμετροι δίσκου.

Η επιλογή του λάθος τύπου αγωγιμότητας μπορεί να καταστήσει ένα κατά τα άλλα υψηλής ποιότητας δίσκο εντελώς ακατάλληλο για μια συγκεκριμένη διαδικασία συσκευής.

7. Συγκέντρωση Φορέων έναντι Ειδικής Αντίστασης

Η συγκέντρωση φορέων και η ειδική αντίσταση σχετίζονται στενά, αλλά δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ταυτόσημες προδιαγραφές.

Για αγώγιμους δίσκους τύπου Ν και τύπου Ρ, η συγκέντρωση φορέων είναι συχνά μία από τις πιο σημαντικές ηλεκτρικές παραμέτρους αγοράς.

Για παράδειγμα, ένας αγοραστής μπορεί να καθορίσει:

InP τύπου Ν προσμίξεως με S με εύρος συγκέντρωσης ηλεκτρονίων-στόχο.

Ή:

InP τύπου Ρ προσμίξεως με Zn με καθορισμένο εύρος συγκέντρωσης οπών.

Για ημι-μονωτικό InP, ωστόσο, η πιο σχετική προδιαγραφή είναι συνήθως η ειδική αντίσταση όγκου, επειδή ο στόχος είναι η καταστολή της αγωγιμότητας ελεύθερων φορέων.

Ένα σαφές RFQ πρέπει επομένως να χρησιμοποιεί την ηλεκτρική παράμετρο που ταιριάζει καλύτερα στον τύπο υλικού αντί να εφαρμόζει την ίδια μορφή προδιαγραφών σε κάθε δίσκο InP.

8. Επιλογή Πρόσμιξης και Επιταξιακή Ανάπτυξη

Τα περισσότερα υποστρώματα InP δεν χρησιμοποιούνται ως γυμνοί δίσκοι στην τελική συσκευή.

Αντίθετα, χρησιμεύουν ως υπόστρωμα ανάπτυξης για επιταξιακές δομές όπως InGaAs, InGaAsP, InAlAs ή άλλα III-V υλικά με αντιστοίχιση πλέγματος.

Η πρόσμιξη του υποστρώματος μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο σχεδιασμού της πλήρους επιταξιακής συσκευής.

Για παράδειγμα, τα αγώγιμα υποστρώματα τύπου Ν μπορούν να απλοποιήσουν την ηλεκτρική επαφή στην πίσω πλευρά σε ορισμένες δομές συσκευών, ενώ τα ημι-μονωτικά υποστρώματα μπορούν να παρέχουν ηλεκτρική απομόνωση για πλευρικά ολοκληρωμένες συσκευές.

Μπορούν να επιλεγούν υποστρώματα τύπου Ρ όταν η απαιτούμενη πολικότητα της συσκευής ή η ακολουθία επιταξιακών στρωμάτων τα καθιστά πλεονεκτικά.

Για αυτόν τον λόγο, η πρόσμιξη του υποστρώματος πρέπει να καθορίζεται μαζί με τον σχεδιασμό των επιταξιακών στρωμάτων.

9. Μην Επιλέγετε Δίσκο InP Μόνο με την Πρόσμιξη

Ακόμα και μετά την επιλογή του σωστού τύπου πρόσμιξης, πρέπει να καθοριστούν αρκετές επιπλέον παράμετροι δίσκου.

Ένα RFQ παραγωγής πρέπει κανονικά να καθορίζει διάμετρο, πάχος, κρυσταλλικό προσανατολισμό, τύπο αγωγιμότητας, πρόσμιξη, συγκέντρωση φορέων ή ειδική αντίσταση, κατάσταση επιφάνειας, διαμόρφωση στίλβωσης, TTV, τόξο, στρέβλωση, απαιτήσεις ελαττωμάτων και ποσότητα.

Τα εμπορικά υποστρώματα InP είναι διαθέσιμα σε πολλαπλές διαμέτρους, και οι τρέχοντες προμηθευτές προσφέρουν προϊόντα από μικρούς δίσκους έρευνας έως μεγαλύτερες μορφές παραγωγής. Η AXT, για παράδειγμα, αναφέρει επί του παρόντος διαμέτρους υποστρώματος InP από 2 ίντσες έως 6 ίντσες και προσφέρει επιλογές πρόσμιξης με θείο, κασσίτερο, ψευδάργυρο και ημι-μονωτικό.

Η ανάπτυξη μεγάλης διαμέτρου είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή η γεωμετρία του δίσκου, η ομοιομορφία της ειδικής αντίστασης και ο έλεγχος των κρυσταλλικών ελαττωμάτων γίνονται όλο και πιο δύσκολοι καθώς αυξάνεται η διάμετρος του υποστρώματος.

10. Φινίρισμα Επιφάνειας: SSP έναντι DSP

Η ηλεκτρική πρόσμιξη είναι μόνο ένα μέρος της προδιαγραφής του υποστρώματος.

Οι δίσκοι InP μπορούν επίσης να παρέχονται με διαφορετικές συνθήκες επιφάνειας.

Οι δίσκοι SSP, ή στίλβωσης μονής όψης, έχουν μία κύρια στιλβωμένη επιφάνεια.

Οι δίσκοι DSP, ή στίλβωσης διπλής όψης, έχουν και τις δύο επιφάνειες στιλβωμένες.

Οι στιλβωμένοι δίσκοι έτοιμοι για επιταξιακή ανάπτυξη απαιτούν προσεκτικά ελεγχόμενη προετοιμασία επιφάνειας, επειδή η ποιότητα της επιφάνειας του υποστρώματος επηρεάζει άμεσα την επακόλουθη επιταξιακή ανάπτυξη.

Οι εμπορικοί προμηθευτές InP χρησιμοποιούν οπτικές τεχνικές και τεχνικές μετρολογίας επιφάνειας για τον έλεγχο της ποιότητας των στιλβωμένων δίσκων πριν από τη συσκευασία.

Η σωστή διαμόρφωση στίλβωσης εξαρτάται από τη ροή της διαδικασίας, τις απαιτήσεις επιθεώρησης και εάν απαιτείται οπτική ή λιθογραφική επεξεργασία στην πίσω πλευρά.

11. Πώς να Επιλέξετε τη Σωστή Πρόσμιξη InP

Για τα περισσότερα έργα, η επιλογή πρόσμιξης μπορεί να προσεγγιστεί μέσω της ηλεκτρικής λειτουργίας του υποστρώματος.

Εάν το υπόστρωμα πρέπει να παρέχει ισχυρή ηλεκτρική απομόνωση, το ημι-μονωτικό InP προσμίξεως με Fe είναι συνήθως το λογικό σημείο εκκίνησης.

Εάν το υπόστρωμα πρέπει να παρέχει αγωγιμότητα τύπου Ν, συγκρίνετε υλικό προσμίξεως με S και υλικό προσμίξεως με Sn σύμφωνα με τη συγκέντρωση φορέων, την ειδική αντίσταση και τις επιταξιακές απαιτήσεις.

Εάν η δομή απαιτεί υπόστρωμα τύπου Ρ, το InP προσμίξεως με Zn είναι η συμβατική επιλογή.

Η απόφαση πρέπει στη συνέχεια να βελτιωθεί σύμφωνα με τη διάμετρο του δίσκου, τον κρυσταλλικό προσανατολισμό, το φινίρισμα της επιφάνειας, τις μηχανικές ανοχές και τις απαιτήσεις της επιταξιακής δομής.

12. Παράδειγμα Πληροφοριών RFQ για Δίσκο InP

Μια τεχνικά πλήρης έρευνα για δίσκο InP μπορεί να μοιάζει κάπως έτσι:

Υλικό: Φωσφίδιο Ινδίου
Διάμετρος: 2", 3", 4" ή απαιτούμενη διάμετρος
Προσανατολισμός: (100) ή καθορισμένος προσανατολισμός
Αγωγιμότητα: Ημι-μονωτικό / Τύπου Ν / Τύπου Ρ
Πρόσμιξη: Fe / S / Sn / Zn
Συγκέντρωση Φορέων: Απαιτούμενο εύρος για αγώγιμους δίσκους
Ειδική Αντίσταση: Απαιτούμενη τιμή για ημι-μονωτικούς δίσκους
Πάχος: Απαιτούμενη ονομαστική τιμή και ανοχή
Επιφάνεια: SSP / DSP / Epi-ready
TTV / Bow / Warp: Απαιτούμενα όρια
Ποσότητα: Αριθμός δίσκων
Εφαρμογή: Λέιζερ / ανιχνευτής / PIC / RF / έρευνα / άλλη συσκευή

Η παροχή της εφαρμογής είναι ιδιαίτερα χρήσιμη, επειδή επιτρέπει στον προμηθευτή να εντοπίσει πιθανές συγκρούσεις μεταξύ του επιπέδου πρόσμιξης, της γεωμετρίας του δίσκου και της μεταγενέστερης επεξεργασίας.

13. Κοινά Λάθη Επιλογής

Ένα κοινό λάθος είναι η απλή αίτηση για "δίσκο InP" χωρίς τον καθορισμό του τύπου αγωγιμότητας.

Άλλο είναι ο καθορισμός μόνο τύπου Ν χωρίς να δηλώνεται αν η πρόσμιξη με θείο ή κασσίτερο είναι αποδεκτή.

Για ημι-μονωτικούς δίσκους, η αίτηση μόνο για "προσμίξεως με Fe" χωρίς τον καθορισμό της απαιτούμενης ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ασάφεια.

Ομοίως, ο καθορισμός υλικού προσμίξεως με Zn χωρίς τον καθορισμό της επιθυμητής συγκέντρωσης οπών μπορεί να αφήσει υπερβολική διακύμανση στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά.

Η ασφαλέστερη προσέγγιση αγοράς είναι επομένως ο καθορισμός πρώτα των απαιτήσεων της συσκευής και στη συνέχεια η χημεία της πρόσμιξης.

Συμπέρασμα

Το Fe, το θείο, ο κασσίτερος και ο ψευδάργυρος δίνουν στα υποστρώματα InP θεμελιωδώς διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά.

Το InP προσμίξεως με Fe χρησιμοποιεί αντιστάθμιση βαθιού επιπέδου για τη δημιουργία ενός ημι-μονωτικού υποστρώματος υψηλής ειδικής αντίστασης και είναι κατάλληλο για συσκευές όπου η ηλεκτρική απομόνωση είναι σημαντική.

Το InP προσμίξεως με S παρέχει αγωγιμότητα τύπου Ν και επιλέγεται συνήθως όταν απαιτείται σχετικά υψηλή συγκέντρωση ηλεκτρονίων και αγώγιμο υπόστρωμα.

Το InP προσμίξεως με Sn παρέχει επίσης αγωγιμότητα τύπου Ν και προσφέρει ένα άλλο παράθυρο συγκέντρωσης φορέων για δομές συσκευών που απαιτούν ελεγχόμενη αγωγιμότητα ηλεκτρονίων.

Το InP προσμίξεως με Zn δημιουργεί αγωγιμότητα τύπου Ρ και χρησιμοποιείται όταν η αρχιτεκτονική της συσκευής απαιτεί υπόστρωμα που άγει οπές.

Επομένως, δεν υπάρχει καθολικά "καλύτερη" πρόσμιξη InP.

Το σωστό υπόστρωμα καθορίζεται από την απαιτούμενη ηλεκτρική λειτουργία, τη συγκέντρωση φορέων ή την ειδική αντίσταση, την επιταξιακή δομή, τη θερμική διαδικασία και την αρχιτεκτονική της συσκευής.

Για την προμήθεια, η πιο αξιόπιστη προσέγγιση είναι ο καθορισμός του τύπου αγωγιμότητας, της πρόσμιξης, της συγκέντρωσης φορέων ή της ειδικής αντίστασης, του κρυσταλλικού προσανατολισμού, της διαμέτρου, του πάχους και της κατάστασης στίλβωσης μαζί. Αυτό διασφαλίζει ότι το επιλεγμένο υπόστρωμα InP είναι συμβατό τόσο με την επιταξιακή διαδικασία όσο και με την τελική ημιαγωγική συσκευή.