فوسفيد الإنديوم (InP) هو مركب مهم من نوع III-Vرصيف أشباه الموصلاتتستخدم في الاتصالات البصرية، الدوائر المتكاملة الفوتونية، الإلكترونيات عالية السرعة، الكشف عن الأشعة تحت الحمراء، الليزر، أجهزة الكشف الضوئي وأنظمة الاستشعار المتقدمة.تحتوي مواد InP التجارية على العديد من التكوينات الكهربائية، بما في ذلك المواد شبه العازلة والوافير من النوع N أو P المزودة عمدا.الرواسب InP المزودة بالزنك وشبه العازلة.
بالنسبة للمهندسين وفرق الشراء ، فإن اختيار رقاقة InP الصحيحة ليس مجرد مسألة اختيار قطر وتوجه الكريستال. يؤثر الدوسر بقوة على تركيز الناقل ،المقاومة، العزل الكهربائي، تصميم الاتصال، التوافق الظهري وفي نهاية المطاف بنية الجهاز.
يُقارن هذا الدليل بين InP شبه العازل المضاف إلى Fe، InP من النوع N المضاف إلى S، InP من النوع N المضاف إلى Sn و InP من النوع P المضاف إلى Zn،مع إيلاء اهتمام خاص لكيفية اختيار كل مادة لتطبيقات أشباه الموصلات والفوتونية.
نادراً ما تتصرف بلورات أشباه الموصلات النقية كمواد جوهرية مثالية في الإنتاج العملي.بينما الدوبينج المتعمد يسمح للمصنعين للسيطرة على الموصلات بطريقة متوقعة.
بالنسبة لتربة InP ، يمكن استخدام المنشطات لتحقيق ثلاثة أهداف مختلفة بشكل أساسي.
الأول هو إنشاء رصيد عازل شبه عالي المقاومة، حيث يجب تقليل التوصيل الكهربائي من خلال رقاقة السائل.
والثاني هو إنشاء رصيف موصل من النوع N، حيث الإلكترونات هي الناقلة الأغلبية.
والثالث هو إنشاء رصيف موصل من النوع P، حيث تكون الثقوب هي الناقلة الأغلبية.
لذلك ، فإن Fe و S و Sn و Zn لا يمثلان ببساطة إضافات كيميائية مختلفة. فهي تخلق وظائف كهربائية مختلفة داخل بلورة InP.
| InP التركيب | وظيفة كهربائية | الناقل الأغلبية / السلوك | السبب الرئيسي لاختيار |
|---|---|---|---|
| المضافات المضافة إلى الفيتامينات | عازلة نصف | تعويض قوي للناقل | العزل الكهربائي والمقاومة الكبيرة |
| S-Doped InP | النوع N | الإلكترونات | التركيز العالي للناقلات من النوع N والرصيف الموصل |
| المُسْتَعْمَلِين | النوع N | الإلكترونات | التوصيل المتحكم به من النوع N |
| زين-دوبيد InP | النوع P | الثقوب | الركيزة من النوع P لهياكل الأجهزة المحددة |
يجب دائماً تأكيد التركيز الفعلي للناقل والمقاومة من مواصفات المورد لأنها تختلف مع طريقة نمو الكريستال، وتركيز الدوبنت ودرجة الوافر المستهدفة.
يختلف InP المضغوط في Fe بشكل أساسي عن رقائق النوع N والنوع P التقليدية.
يتم إدخال الحديد في المقام الأول لإنشاء InP شبه عازل ، بدلاً من إنتاج أشباه الموصلات الموصلة عادةً.
في بلورات InP النموذجية ، يمكن أن تجعل الشوائب المانحة الضحلة المتبقية المادة موصلة كهربائيًا.يقدم Fe مستوى قبول عميق يمكن أن يعوض هؤلاء المانحين الباقين عن طريق احتجاز الإلكتروناتبمجرد أن تكون التعويضات كافية، تصبح تركيز الناقلات الحرة منخفضة جداً وتحصل المادة السائبة على مقاومة كهربائية عالية.هذه آلية التعويض العميقة هي أساس تقليدي في-المضغوطة شبه عازلة.
ولذلك، فمن الأكثر دقة لوصف InP المضاف في Fe كمواد شبه عازلة مكافأة بدلا من التعامل معها على أنها نوع N العادي أو نوع P الركيزة.
الميزة الرئيسية لـ InP شبه العازلة هي العزل الكهربائي.
في العديد من الأجهزة عالية التردد والفوتونية، يمكن أن يؤدي التيار غير المرغوب فيه الذي يتدفق عبر الروك إلى زيادة الارتباط الطفيلي وتسرب الأجهزة وفقدان الكهرباء.يساعد الركيزة عالية المقاومة على عزل مناطق الجهاز النشط من بعضها البعض.
هذا يجعل InP شبه العازل المضاد للفيروسات جذابًا للتطبيقات التي يوفر فيها الركيزة دعمًا ميكانيكيًا في المقام الأول ،تطابق الشبكة والعزل الكهربائي بدلاً من العمل كمسار تيار منخفض المقاومة.
يمكن أن تشمل التطبيقات النموذجية أجهزة التردد العالي ، والدوائر المتكاملة الفوتونية ، وهياكل كاشفات وغيرها من الأجهزة القائمة على InP التي تتطلب عزل رصيف قوي.
نقطة شراء مهمة هي أنه لا ينبغي تفسير تركيز Fe بنفس الطريقة التي يتم تفسير تركيز الناقل في المواد المضافة S ، Sn أو Zn.
في الألواح الموصلة ، تساعد تركيز الناقل بشكل مباشر في وصف السلوك الكهربائي للجزء الرئيسي.
في رقائق العزل شبه المضادة للفيروسات ، فإن المعايير الرئيسية هي عادة المقاومة ، وسلوك التعويض والتكافؤ الكهربائي.
تعتمد العلاقة بين تركيز Fe والمقاومة أيضًا على تنشيط Fe وتركيز الشوائب المتبقية.أظهرت الدراسات على InP المضغوطة بـ Fe ذات القطر الكبير أن التحكم في تركيز Fe والتنشيط مهم لتحقيق مقاومة كهربائية موحدة عبر اللوحة.
يجب عموماً النظر في المواد المزودة بـ Fe عندما يتطلب الجهاز رصيفاً يحتوي على موصل كهربائي منخفض جداً.
وهي ذات صلة خاصة عندما يرغب مصممو الأجهزة في تقليل تسرب الأساس أو عزل الهياكل النشطة المجاورة كهربائياً.
ومع ذلك ، يجب على المشترين أيضًا النظر في التاريخ الحراري لمعالجة البصمة والجهاز اللاحقة لأن سلوك Fe وإعادة توزيعه يمكن أن يكون له أهمية في الهياكل ذات درجة حرارة عالية.
لهذا السبب ، يجب أن تحدد مواصفات شراء InP شبه العازلة ليس فقط المضاد ولكن أيضًا المقاومة المطلوبة والحدود ذات الصلة لجودة المواد.
InP المضغوط بالكبريت هو شكل شائع من نوع N-type InP substrate.
على عكس Fe، يستخدم الكبريت لتوفير الإلكترونات الحرة عمداً.هذه الإلكترونات تزيد من الموصلات الكهربائية وتجعل الركيزة مناسبة للمباني حيث التوصيل الحالي من خلال رقاقة مرغوب فيها.
المواصفات التجارية لـ InP عادةً ما تضع المواد المضادة بـ S في نطاقات تركيز حاملات نوع N عالية نسبياً. على سبيل المثال،إحدى مواصفات InP التجارية تدرج المواد المضغوطة بـ S في نطاق 1018 سم-3 تقريبًا، على الرغم من أن القيمة الدقيقة تعتمد على موردي الوافرات ومستوى المنتج.
الرواسب المضادة لـ S مفيدة عندما تكون مقاومة الرواسب المنخفضة والقيادة القوية من النوع N مهمة.
يمكن أن يكون هذا ذو قيمة في هياكل الأجهزة حيث يشكّل الركيزة جزءًا من مسار التيار الكهربائي أو حيث يتطلب اتصالًا كهربائيًا من النوع N خلفيًا.
وبالتالي ، يرتبط InP المضغوط S عادةً بالهياكل البصرية الإلكترونية وشبه الموصلات المزروعة على الركائز الموصلة من النوع N.
يستخدم مثال على هيكل كاشف ضوئي قائم على InP نشرته شركة Sumitomo Electric رصيف InP مزود بـ S كقاعدة من النوع N للجهاز.
أحد الأسباب التي تجذب الكبريت هو قدرته على إنتاج تركيزات عالية نسبياً من الإلكترونات.
يقلل ارتفاع تركيز الناقل بشكل عام من المقاومة ، والتي يمكن أن تكون مفيدة للاتصالات الخلفية وأجهزة حقن التيار.
ومع ذلك، فإن ارتفاع مستويات المنشطات ليس أفضل تلقائياً.
التركيز المفرط للناقل قد يؤثر على الخصائص الكهربائية ، والاستيعاب البصري ، والتصميم البصري وتصرفات الاتصال.لذلك يجب اختيار القيمة الصحيحة وفقًا لهيكل الجهاز بدلاً من تحديد أعلى تركيز متاح..
InP المضاف للقصدير هو رصيد آخر مهم تجاريًا من نوع N InP.
مثل المنشطات الكبريتية ، يوفر المنشطات Sn موصلة الإلكترونات ، ولكن غالبًا ما يتم توفير رقائق Sn المضغوطة تجارياً عبر نوافذ تركيز الناقل المختلفة.
تصف مواصفات تجارية تمثيلية InP المضغوطة بـ Sn مع تركيزات حامل تتراوح من المنطقة العليا 1017 سم -3 إلى نطاق 1018 سم -3 ،في حين أن المواد المضادة S من نفس المورد تمتد أكثر في نطاق 1018 سم-3 العاليةهذه القيم محددة للموردين ولكنها توضح أن S و Sn doping ليست بالضرورة مواصفات قابلة للتبادل.
يجب أن يعتمد الاختيار بين Sn و S عادةً على تركيز الناقل المطلوب ، والمقاومة ، والعملية البيتاكسيالية وبنية الجهاز.
يمكن أن تكون المواد المضادة لـ Sn جذابة عندما يحتاج المهندسون إلى رصيف InP الموصل من النوع N ولكنهم يريدون نطاق تركيز الناقل مختلفًا عن الذي يقدم عادة مع المواد المضادة لـ S الثقيلة.
القطن هو شياطين المانحة في InP، مما يسمح لها بدعم الموصلات من النوع N.
من وجهة نظر المشتريات، من الأفضل لذلك تحديد تركيز الناقل المطلوب أو المقاومة بدلاً من السؤال ببساطة عما إذا كان S أو Sn هو الأفضل.
يمكن بعد ذلك مطابقة الاختيار النهائي للدواء مع المتطلبات الكهربائية للجهاز.
لأن كل من الكبريت والقصدير ينتجون نوع N InP ، يعتبرهم المشترون في بعض الأحيان متساوين.
لا ينبغي أن تعتبر تلقائيًا قابلة للتبادل.
بالنسبة للعديد من المشاريع، يجب أن يكون السؤال الأول:
ما هي تركيز الإلكترونات والمقاومة التي يتطلبها الجهاز؟
إذا كانت هناك حاجة إلى تركيز مرتفع نسبياً من الناقلات من النوع N، فقد يكون InP المضغوط S خيارًا مناسبًا.
إذا كان التصميم يتطلب نافذة تعاطي مختلفة أو أكثر اعتدالاً من النوع N ، فيمكن النظر في InP المضغوطة Sn.
يجب أن يؤكد مزود الركيزة أيضًا على التوافق مع العملية الظهرية المقصودة.
بالنسبة للأجهزة ذات القيمة العالية مثل الليزر، أجهزة الكشف الضوئي والدوائر المتكاملة الفوتونية،يجب أن يتم تنسيق اختيار الركيزة في المثال المثالي مع مورّد البيتاكسي بدلاً من تحديده فقط من قبل قسم شراء الشرائح.
الزنك هو مادة مضاعفة قياسية تستخدم لإنتاج InP من النوع P.
بدلاً من زيادة تركيز الإلكترونات في نطاق التوصيل، يخلق Zn سلوك المقبول ويزيد من تركيز الثقب.
المواصفات التجارية عادة ما تقدم InP المضغوطة بالزن في نطاق تركيز الناقل من 1017 إلى 1018 سم -3 تقريبًا ،على الرغم من أن النطاقات المتاحة الفعلية تعتمد بشكل كبير على الشركة المصنعة ومستوى الوافر.
مطلوب أن يكون هناك رصيف من النوع P في تصاميم الأجهزة حيث يجب أن تشكل اللوحة الأساسية جزءًا من هيكل أشباه الموصلات من النوع P.
قد يكون هذا ذو صلة في الأجهزة الفوتونية والبصرية الإلكترونية المتخصصة حيث يتطلب قطبية التقاطع أو تكوين الاتصال الخلفي مادة من النوع P.
المعترف بها على نطاق واسع باعتبارها شوائب من النوع P في أنظمة أشباه الموصلات القائمة على InP.
السلوك الحراري لـ Zn مهم أيضًا.
يمكن لـ Zn إعادة التوزيع في ظل ظروف المعالجة الحرارية ، ويمكن أن يكون سلوك الانتشار مهمًا في هياكل أشباه الموصلات المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة.
بالنسبة للترتيب النهائي ، هذا لا يخلق مشكلة تلقائيا. ومع ذلك ، إذا خضعت اللوحة إلى مراحل نمو البصرية المتطلبة أو الانتشار أو التسخين ،يجب النظر في العملية الحرارية الكاملة عند تحديد تركيز Zn المقبول.
الاختلاف الأكثر أهمية يمكن تلخيصه ببساطة.
يتم تحديد InP شبه العازل المضغوط بالفي عندما تريد قمع التوصيل الكهربائي عبر الركيزة.
يتم اختيار InP من النوع S- أو Sn-doped عندما تريد أن يقوم الركيزة بقيادة الإلكترونات.
يتم اختيار InP من النوع P المضغوط بالزين عندما يجب أن يوفر الركيزة توصيل ثقب.
يجب تحديد هذا التمييز من خلال البنية الكهربائية للجهاز قبل وضع المعلمات النهائية للوافير الأخرى.
إن اختيار نوع التوصيل الخاطئ يمكن أن يجعل رقاقة عالية الجودة غير مناسبة تمامًا لعملية جهاز معينة.
تركيز الناقل والمقاومة مرتبطان ارتباطا وثيقا ولكن لا ينبغي التعامل معهم على أنهم مواصفات متطابقة.
بالنسبة للألواح الموصلة من النوع N والنوع P ، غالبًا ما تكون تركيز الناقل أحد أهم معايير الشراء الكهربائية.
على سبيل المثال، يمكن للمشتري تحديد:
النوع N-S-doped InP مع نطاق تركيز الإلكترون المستهدف.
أو:
النوع P Zn-doped InP مع نطاق تركيز ثقب محدد.
بالنسبة إلى InP شبه العازل ، ومع ذلك ، فإن المواصفات الأكثر أهمية هي عادةً مقاومة الحجم الكلي لأن الهدف هو قمع توصيل الناقل الحر.
لذلك يجب أن تستخدم RFQ الواضحة المعيار الكهربائي الذي يتناسب بشكل أفضل مع نوع المواد بدلاً من تطبيق نفس تنسيق المواصفات على كل رقاقة InP.
لا تستخدم معظم الرواسب InP كملفات عارية في الجهاز النهائي.
بدلاً من ذلك ، فإنها بمثابة قاعدة نمو للبنود الشوكية مثل InGaAs ، InGaAsP ، InAlAs أو مواد أخرى متطابقة الشبكة III-V.
يمكن أن يؤثر الدوبينج على كيفية تصميم الجهاز البطيني الكامل.
على سبيل المثال ، يمكن أن تبسط الأساسات الموصلة من النوع N الاتصال الكهربائي الخلفي في بعض هياكل الأجهزة ،في حين أن الركائز شبه العازلة يمكن أن توفر العزل الكهربائي للأجهزة المتكاملة جانبا.
يمكن اختيار الركائز من النوع P عندما تجعلها قطبية الجهاز المطلوبة أو تسلسل الطبقة الشوكية مفيدة.
لهذا السبب، يجب تحديد الدوبينج في الركيزة مع تصميم الطبقة البصرية.
حتى بعد اختيار نوع الدوبينج الصحيح، يجب تحديد العديد من المعلمات الإضافية للرقائق.
يجب أن تحدد RFQ الإنتاج عادة قطر، سمك، توجه البلورات، نوع الموصلات، الدوبنت، تركيز الناقل أو المقاومة، حالة السطح، تشكيل البليسترة، TTV،القوس، الضرر من العيب والكمية.
تتوفر مواد InP التجارية في أقطار متعددة، ويقدم الموردون الحاليون منتجات من رقائق البحث الصغيرة إلى تنسيقات إنتاج أكبر.يحتوي حالياً على قوائم قطرات الركيزة من 2 بوصة إلى 6 بوصات ويقدم الكبريت، القصدير والزنك وخيارات المنشطات شبه العازلة.
يعد تطوير القطر الكبير مهمًا بشكل خاص لأن هندسة الصفيحة وتوحيد المقاومة ومراقبة عيوب الكريستال تصبح صعبة بشكل متزايد مع زيادة قطر الأساس.
الدوبينج الكهربائي هو جزء واحد فقط من مواصفات الركيزة.
يمكن أيضاً توفير رقائق InP في ظروف سطحية مختلفة.
SSP، أو لوحات مطلية من جانب واحد، لديها سطح مطلي أساسي واحد.
DSP، أو رقائق مطلية من جانبيين، لها كلا السطحين مطلي.
تتطلب الأقراص الملمعة الجاهزة للكشف السطحي تحضير السطح الذي يتم التحكم فيه بعناية لأن جودة سطح الركيزة تؤثر بشكل مباشر على النمو السطحي اللاحق.
يستخدم الموردون التجاريون لـ InP تقنيات قياس البصريات والسطح لمراقبة جودة الوافر الملمع قبل التعبئة.
يعتمد تكوين التلميع الصحيح على تدفق العملية ومتطلبات التفتيش وما إذا كانت هناك حاجة إلى معالجة بصرية خلفية أو ليتوغرافية.
بالنسبة لمعظم المشاريع ، يمكن التعامل مع اختيار الدوبانت من خلال الوظيفة الكهربائية للترتيب.
إذا كان يجب أن يوفر الركيزة عزلًا كهربائيًا قويًا ، فإن InP شبه العازل المضغوطة بالفيري هو عادةً نقطة البداية المنطقية.
إذا كان يجب أن يوفر الركيزة توصيلًا من النوع N ، فقم بمقارنة المواد المضافة S و Sn وفقًا لتركيز الناقل والمقاومة والمتطلبات البيتاكسيالية.
إذا كان الهيكل يتطلب رصيفًا من النوع P ، فإن InP المضغوطة بـ Zn هي الخيار التقليدي.
يجب بعد ذلك تحسين القرار وفقًا لقطر اللوحة ، وتوجه البلورات ، وإنهاء السطح ، والتسامحات الميكانيكية ومتطلبات الهيكل البصري.
يمكن أن يبدو التحقيق الكامل من الناحية التقنية في رقاقة InP هكذا:
مادة: فوسفيد الانديوم
قطر: 2 "، 3" ، 4 "أو قطر مطلوب
التوجه: (100) أو التوجه المحدد
الموصلات: شبه عازلة / نوع N / نوع P
مادة التكيف: Fe / S / Sn / Zn
تركيز الناقل: النطاق المطلوب للألواح الموصلة
المقاومة: القيمة المطلوبة للألواح شبه العازلة
سمك: القيمة الاسمية المطلوبة والتسامح
السطح: SSP / DSP / Epi-ready
TTV / قوس / Warp: الحدود المطلوبة
الكمية: عدد الوافلات
التطبيق: ليزر / كاشف / PIC / RF / البحث / جهاز آخر
يعد تقديم الطلب مفيدًا بشكل خاص لأنه يسمح للمورد بتحديد النزاعات المحتملة بين مستوى الدوبنت، هندسة الوافر ومعالجة التداول.
أحد الأخطاء الشائعة هو طلب "وافير InP" ببساطة دون تحديد نوع الموصلات.
آخر هو تحديد نوع N فقط دون ذكر ما إذا كان الكبريت أو الدوبينغ القطن مقبول.
بالنسبة للأقراص شبه العازلة ، فإن طلب "Fe-doped" فقط دون تحديد المقاومة الكهربائية المطلوبة يمكن أن يؤدي أيضًا إلى الغموض.
وبالمثل، فإن تحديد المواد المضادة للزين دون تحديد تركيز الثقب المطلوب قد يترك اختلافًا كبيرًا في الخصائص الكهربائية.
وبالتالي فإن أكثر أساليب الشراء أمانًا هي تحديد متطلبات الجهاز أولاً وكيمياء المضاد الثانية.
يمنح Fe والكبريت والقصدير والزنك الركائز InP خصائص كهربائية مختلفة بشكل أساسي.
يستخدم InP المزود بـ Fe تعويضًا عميقًا لإنشاء رصيد شبه عازل عالي المقاومة وهو مناسب للأجهزة التي يكون فيها العزل الكهربائي مهمًا.
يوفر InP المضغوط S موصلة من النوع N ويتم اختياره عادة عندما تكون هناك حاجة إلى تركيز إلكتروني مرتفع نسبياً وترتيب موصل.
كما يوفر InP المضغوط بالإنترنيت توصيلًا من النوع N ويوفر نافذة تركيز ناقلة أخرى لهياكل الأجهزة التي تتطلب توصيل إلكترونات خاضعة للرقابة.
يخلق InP المضغوط بالزن موصلات من النوع P ويتم استخدامه عندما تتطلب بنية الجهاز رصيفًا موصلًا للثقوب.
لذلك لا يوجد دواء InP "الأفضل" عالمياً.
يتم تحديد الركيزة الصحيحة من خلال الوظيفة الكهربائية المطلوبة، وتركيز الناقل أو المقاومة، والبنية البيتاكسيال، والعملية الحرارية، وهندسة الجهاز.
بالنسبة للمشتريات ، فإن النهج الأكثر موثوقية هو تحديد نوع الموصلات ، والمواد المضادة ، وتركيز الناقل أو المقاومة ، وتوجيه الكريستال ، والقطر ، والسمك ، وحالة التلميع معًا.هذا يضمن أن الركيزة InP المختارة متوافقة مع كل من العملية البصرية والجهاز شبه الموصل النهائي.
فوسفيد الإنديوم (InP) هو مركب مهم من نوع III-Vرصيف أشباه الموصلاتتستخدم في الاتصالات البصرية، الدوائر المتكاملة الفوتونية، الإلكترونيات عالية السرعة، الكشف عن الأشعة تحت الحمراء، الليزر، أجهزة الكشف الضوئي وأنظمة الاستشعار المتقدمة.تحتوي مواد InP التجارية على العديد من التكوينات الكهربائية، بما في ذلك المواد شبه العازلة والوافير من النوع N أو P المزودة عمدا.الرواسب InP المزودة بالزنك وشبه العازلة.
بالنسبة للمهندسين وفرق الشراء ، فإن اختيار رقاقة InP الصحيحة ليس مجرد مسألة اختيار قطر وتوجه الكريستال. يؤثر الدوسر بقوة على تركيز الناقل ،المقاومة، العزل الكهربائي، تصميم الاتصال، التوافق الظهري وفي نهاية المطاف بنية الجهاز.
يُقارن هذا الدليل بين InP شبه العازل المضاف إلى Fe، InP من النوع N المضاف إلى S، InP من النوع N المضاف إلى Sn و InP من النوع P المضاف إلى Zn،مع إيلاء اهتمام خاص لكيفية اختيار كل مادة لتطبيقات أشباه الموصلات والفوتونية.
نادراً ما تتصرف بلورات أشباه الموصلات النقية كمواد جوهرية مثالية في الإنتاج العملي.بينما الدوبينج المتعمد يسمح للمصنعين للسيطرة على الموصلات بطريقة متوقعة.
بالنسبة لتربة InP ، يمكن استخدام المنشطات لتحقيق ثلاثة أهداف مختلفة بشكل أساسي.
الأول هو إنشاء رصيد عازل شبه عالي المقاومة، حيث يجب تقليل التوصيل الكهربائي من خلال رقاقة السائل.
والثاني هو إنشاء رصيف موصل من النوع N، حيث الإلكترونات هي الناقلة الأغلبية.
والثالث هو إنشاء رصيف موصل من النوع P، حيث تكون الثقوب هي الناقلة الأغلبية.
لذلك ، فإن Fe و S و Sn و Zn لا يمثلان ببساطة إضافات كيميائية مختلفة. فهي تخلق وظائف كهربائية مختلفة داخل بلورة InP.
| InP التركيب | وظيفة كهربائية | الناقل الأغلبية / السلوك | السبب الرئيسي لاختيار |
|---|---|---|---|
| المضافات المضافة إلى الفيتامينات | عازلة نصف | تعويض قوي للناقل | العزل الكهربائي والمقاومة الكبيرة |
| S-Doped InP | النوع N | الإلكترونات | التركيز العالي للناقلات من النوع N والرصيف الموصل |
| المُسْتَعْمَلِين | النوع N | الإلكترونات | التوصيل المتحكم به من النوع N |
| زين-دوبيد InP | النوع P | الثقوب | الركيزة من النوع P لهياكل الأجهزة المحددة |
يجب دائماً تأكيد التركيز الفعلي للناقل والمقاومة من مواصفات المورد لأنها تختلف مع طريقة نمو الكريستال، وتركيز الدوبنت ودرجة الوافر المستهدفة.
يختلف InP المضغوط في Fe بشكل أساسي عن رقائق النوع N والنوع P التقليدية.
يتم إدخال الحديد في المقام الأول لإنشاء InP شبه عازل ، بدلاً من إنتاج أشباه الموصلات الموصلة عادةً.
في بلورات InP النموذجية ، يمكن أن تجعل الشوائب المانحة الضحلة المتبقية المادة موصلة كهربائيًا.يقدم Fe مستوى قبول عميق يمكن أن يعوض هؤلاء المانحين الباقين عن طريق احتجاز الإلكتروناتبمجرد أن تكون التعويضات كافية، تصبح تركيز الناقلات الحرة منخفضة جداً وتحصل المادة السائبة على مقاومة كهربائية عالية.هذه آلية التعويض العميقة هي أساس تقليدي في-المضغوطة شبه عازلة.
ولذلك، فمن الأكثر دقة لوصف InP المضاف في Fe كمواد شبه عازلة مكافأة بدلا من التعامل معها على أنها نوع N العادي أو نوع P الركيزة.
الميزة الرئيسية لـ InP شبه العازلة هي العزل الكهربائي.
في العديد من الأجهزة عالية التردد والفوتونية، يمكن أن يؤدي التيار غير المرغوب فيه الذي يتدفق عبر الروك إلى زيادة الارتباط الطفيلي وتسرب الأجهزة وفقدان الكهرباء.يساعد الركيزة عالية المقاومة على عزل مناطق الجهاز النشط من بعضها البعض.
هذا يجعل InP شبه العازل المضاد للفيروسات جذابًا للتطبيقات التي يوفر فيها الركيزة دعمًا ميكانيكيًا في المقام الأول ،تطابق الشبكة والعزل الكهربائي بدلاً من العمل كمسار تيار منخفض المقاومة.
يمكن أن تشمل التطبيقات النموذجية أجهزة التردد العالي ، والدوائر المتكاملة الفوتونية ، وهياكل كاشفات وغيرها من الأجهزة القائمة على InP التي تتطلب عزل رصيف قوي.
نقطة شراء مهمة هي أنه لا ينبغي تفسير تركيز Fe بنفس الطريقة التي يتم تفسير تركيز الناقل في المواد المضافة S ، Sn أو Zn.
في الألواح الموصلة ، تساعد تركيز الناقل بشكل مباشر في وصف السلوك الكهربائي للجزء الرئيسي.
في رقائق العزل شبه المضادة للفيروسات ، فإن المعايير الرئيسية هي عادة المقاومة ، وسلوك التعويض والتكافؤ الكهربائي.
تعتمد العلاقة بين تركيز Fe والمقاومة أيضًا على تنشيط Fe وتركيز الشوائب المتبقية.أظهرت الدراسات على InP المضغوطة بـ Fe ذات القطر الكبير أن التحكم في تركيز Fe والتنشيط مهم لتحقيق مقاومة كهربائية موحدة عبر اللوحة.
يجب عموماً النظر في المواد المزودة بـ Fe عندما يتطلب الجهاز رصيفاً يحتوي على موصل كهربائي منخفض جداً.
وهي ذات صلة خاصة عندما يرغب مصممو الأجهزة في تقليل تسرب الأساس أو عزل الهياكل النشطة المجاورة كهربائياً.
ومع ذلك ، يجب على المشترين أيضًا النظر في التاريخ الحراري لمعالجة البصمة والجهاز اللاحقة لأن سلوك Fe وإعادة توزيعه يمكن أن يكون له أهمية في الهياكل ذات درجة حرارة عالية.
لهذا السبب ، يجب أن تحدد مواصفات شراء InP شبه العازلة ليس فقط المضاد ولكن أيضًا المقاومة المطلوبة والحدود ذات الصلة لجودة المواد.
InP المضغوط بالكبريت هو شكل شائع من نوع N-type InP substrate.
على عكس Fe، يستخدم الكبريت لتوفير الإلكترونات الحرة عمداً.هذه الإلكترونات تزيد من الموصلات الكهربائية وتجعل الركيزة مناسبة للمباني حيث التوصيل الحالي من خلال رقاقة مرغوب فيها.
المواصفات التجارية لـ InP عادةً ما تضع المواد المضادة بـ S في نطاقات تركيز حاملات نوع N عالية نسبياً. على سبيل المثال،إحدى مواصفات InP التجارية تدرج المواد المضغوطة بـ S في نطاق 1018 سم-3 تقريبًا، على الرغم من أن القيمة الدقيقة تعتمد على موردي الوافرات ومستوى المنتج.
الرواسب المضادة لـ S مفيدة عندما تكون مقاومة الرواسب المنخفضة والقيادة القوية من النوع N مهمة.
يمكن أن يكون هذا ذو قيمة في هياكل الأجهزة حيث يشكّل الركيزة جزءًا من مسار التيار الكهربائي أو حيث يتطلب اتصالًا كهربائيًا من النوع N خلفيًا.
وبالتالي ، يرتبط InP المضغوط S عادةً بالهياكل البصرية الإلكترونية وشبه الموصلات المزروعة على الركائز الموصلة من النوع N.
يستخدم مثال على هيكل كاشف ضوئي قائم على InP نشرته شركة Sumitomo Electric رصيف InP مزود بـ S كقاعدة من النوع N للجهاز.
أحد الأسباب التي تجذب الكبريت هو قدرته على إنتاج تركيزات عالية نسبياً من الإلكترونات.
يقلل ارتفاع تركيز الناقل بشكل عام من المقاومة ، والتي يمكن أن تكون مفيدة للاتصالات الخلفية وأجهزة حقن التيار.
ومع ذلك، فإن ارتفاع مستويات المنشطات ليس أفضل تلقائياً.
التركيز المفرط للناقل قد يؤثر على الخصائص الكهربائية ، والاستيعاب البصري ، والتصميم البصري وتصرفات الاتصال.لذلك يجب اختيار القيمة الصحيحة وفقًا لهيكل الجهاز بدلاً من تحديد أعلى تركيز متاح..
InP المضاف للقصدير هو رصيد آخر مهم تجاريًا من نوع N InP.
مثل المنشطات الكبريتية ، يوفر المنشطات Sn موصلة الإلكترونات ، ولكن غالبًا ما يتم توفير رقائق Sn المضغوطة تجارياً عبر نوافذ تركيز الناقل المختلفة.
تصف مواصفات تجارية تمثيلية InP المضغوطة بـ Sn مع تركيزات حامل تتراوح من المنطقة العليا 1017 سم -3 إلى نطاق 1018 سم -3 ،في حين أن المواد المضادة S من نفس المورد تمتد أكثر في نطاق 1018 سم-3 العاليةهذه القيم محددة للموردين ولكنها توضح أن S و Sn doping ليست بالضرورة مواصفات قابلة للتبادل.
يجب أن يعتمد الاختيار بين Sn و S عادةً على تركيز الناقل المطلوب ، والمقاومة ، والعملية البيتاكسيالية وبنية الجهاز.
يمكن أن تكون المواد المضادة لـ Sn جذابة عندما يحتاج المهندسون إلى رصيف InP الموصل من النوع N ولكنهم يريدون نطاق تركيز الناقل مختلفًا عن الذي يقدم عادة مع المواد المضادة لـ S الثقيلة.
القطن هو شياطين المانحة في InP، مما يسمح لها بدعم الموصلات من النوع N.
من وجهة نظر المشتريات، من الأفضل لذلك تحديد تركيز الناقل المطلوب أو المقاومة بدلاً من السؤال ببساطة عما إذا كان S أو Sn هو الأفضل.
يمكن بعد ذلك مطابقة الاختيار النهائي للدواء مع المتطلبات الكهربائية للجهاز.
لأن كل من الكبريت والقصدير ينتجون نوع N InP ، يعتبرهم المشترون في بعض الأحيان متساوين.
لا ينبغي أن تعتبر تلقائيًا قابلة للتبادل.
بالنسبة للعديد من المشاريع، يجب أن يكون السؤال الأول:
ما هي تركيز الإلكترونات والمقاومة التي يتطلبها الجهاز؟
إذا كانت هناك حاجة إلى تركيز مرتفع نسبياً من الناقلات من النوع N، فقد يكون InP المضغوط S خيارًا مناسبًا.
إذا كان التصميم يتطلب نافذة تعاطي مختلفة أو أكثر اعتدالاً من النوع N ، فيمكن النظر في InP المضغوطة Sn.
يجب أن يؤكد مزود الركيزة أيضًا على التوافق مع العملية الظهرية المقصودة.
بالنسبة للأجهزة ذات القيمة العالية مثل الليزر، أجهزة الكشف الضوئي والدوائر المتكاملة الفوتونية،يجب أن يتم تنسيق اختيار الركيزة في المثال المثالي مع مورّد البيتاكسي بدلاً من تحديده فقط من قبل قسم شراء الشرائح.
الزنك هو مادة مضاعفة قياسية تستخدم لإنتاج InP من النوع P.
بدلاً من زيادة تركيز الإلكترونات في نطاق التوصيل، يخلق Zn سلوك المقبول ويزيد من تركيز الثقب.
المواصفات التجارية عادة ما تقدم InP المضغوطة بالزن في نطاق تركيز الناقل من 1017 إلى 1018 سم -3 تقريبًا ،على الرغم من أن النطاقات المتاحة الفعلية تعتمد بشكل كبير على الشركة المصنعة ومستوى الوافر.
مطلوب أن يكون هناك رصيف من النوع P في تصاميم الأجهزة حيث يجب أن تشكل اللوحة الأساسية جزءًا من هيكل أشباه الموصلات من النوع P.
قد يكون هذا ذو صلة في الأجهزة الفوتونية والبصرية الإلكترونية المتخصصة حيث يتطلب قطبية التقاطع أو تكوين الاتصال الخلفي مادة من النوع P.
المعترف بها على نطاق واسع باعتبارها شوائب من النوع P في أنظمة أشباه الموصلات القائمة على InP.
السلوك الحراري لـ Zn مهم أيضًا.
يمكن لـ Zn إعادة التوزيع في ظل ظروف المعالجة الحرارية ، ويمكن أن يكون سلوك الانتشار مهمًا في هياكل أشباه الموصلات المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة.
بالنسبة للترتيب النهائي ، هذا لا يخلق مشكلة تلقائيا. ومع ذلك ، إذا خضعت اللوحة إلى مراحل نمو البصرية المتطلبة أو الانتشار أو التسخين ،يجب النظر في العملية الحرارية الكاملة عند تحديد تركيز Zn المقبول.
الاختلاف الأكثر أهمية يمكن تلخيصه ببساطة.
يتم تحديد InP شبه العازل المضغوط بالفي عندما تريد قمع التوصيل الكهربائي عبر الركيزة.
يتم اختيار InP من النوع S- أو Sn-doped عندما تريد أن يقوم الركيزة بقيادة الإلكترونات.
يتم اختيار InP من النوع P المضغوط بالزين عندما يجب أن يوفر الركيزة توصيل ثقب.
يجب تحديد هذا التمييز من خلال البنية الكهربائية للجهاز قبل وضع المعلمات النهائية للوافير الأخرى.
إن اختيار نوع التوصيل الخاطئ يمكن أن يجعل رقاقة عالية الجودة غير مناسبة تمامًا لعملية جهاز معينة.
تركيز الناقل والمقاومة مرتبطان ارتباطا وثيقا ولكن لا ينبغي التعامل معهم على أنهم مواصفات متطابقة.
بالنسبة للألواح الموصلة من النوع N والنوع P ، غالبًا ما تكون تركيز الناقل أحد أهم معايير الشراء الكهربائية.
على سبيل المثال، يمكن للمشتري تحديد:
النوع N-S-doped InP مع نطاق تركيز الإلكترون المستهدف.
أو:
النوع P Zn-doped InP مع نطاق تركيز ثقب محدد.
بالنسبة إلى InP شبه العازل ، ومع ذلك ، فإن المواصفات الأكثر أهمية هي عادةً مقاومة الحجم الكلي لأن الهدف هو قمع توصيل الناقل الحر.
لذلك يجب أن تستخدم RFQ الواضحة المعيار الكهربائي الذي يتناسب بشكل أفضل مع نوع المواد بدلاً من تطبيق نفس تنسيق المواصفات على كل رقاقة InP.
لا تستخدم معظم الرواسب InP كملفات عارية في الجهاز النهائي.
بدلاً من ذلك ، فإنها بمثابة قاعدة نمو للبنود الشوكية مثل InGaAs ، InGaAsP ، InAlAs أو مواد أخرى متطابقة الشبكة III-V.
يمكن أن يؤثر الدوبينج على كيفية تصميم الجهاز البطيني الكامل.
على سبيل المثال ، يمكن أن تبسط الأساسات الموصلة من النوع N الاتصال الكهربائي الخلفي في بعض هياكل الأجهزة ،في حين أن الركائز شبه العازلة يمكن أن توفر العزل الكهربائي للأجهزة المتكاملة جانبا.
يمكن اختيار الركائز من النوع P عندما تجعلها قطبية الجهاز المطلوبة أو تسلسل الطبقة الشوكية مفيدة.
لهذا السبب، يجب تحديد الدوبينج في الركيزة مع تصميم الطبقة البصرية.
حتى بعد اختيار نوع الدوبينج الصحيح، يجب تحديد العديد من المعلمات الإضافية للرقائق.
يجب أن تحدد RFQ الإنتاج عادة قطر، سمك، توجه البلورات، نوع الموصلات، الدوبنت، تركيز الناقل أو المقاومة، حالة السطح، تشكيل البليسترة، TTV،القوس، الضرر من العيب والكمية.
تتوفر مواد InP التجارية في أقطار متعددة، ويقدم الموردون الحاليون منتجات من رقائق البحث الصغيرة إلى تنسيقات إنتاج أكبر.يحتوي حالياً على قوائم قطرات الركيزة من 2 بوصة إلى 6 بوصات ويقدم الكبريت، القصدير والزنك وخيارات المنشطات شبه العازلة.
يعد تطوير القطر الكبير مهمًا بشكل خاص لأن هندسة الصفيحة وتوحيد المقاومة ومراقبة عيوب الكريستال تصبح صعبة بشكل متزايد مع زيادة قطر الأساس.
الدوبينج الكهربائي هو جزء واحد فقط من مواصفات الركيزة.
يمكن أيضاً توفير رقائق InP في ظروف سطحية مختلفة.
SSP، أو لوحات مطلية من جانب واحد، لديها سطح مطلي أساسي واحد.
DSP، أو رقائق مطلية من جانبيين، لها كلا السطحين مطلي.
تتطلب الأقراص الملمعة الجاهزة للكشف السطحي تحضير السطح الذي يتم التحكم فيه بعناية لأن جودة سطح الركيزة تؤثر بشكل مباشر على النمو السطحي اللاحق.
يستخدم الموردون التجاريون لـ InP تقنيات قياس البصريات والسطح لمراقبة جودة الوافر الملمع قبل التعبئة.
يعتمد تكوين التلميع الصحيح على تدفق العملية ومتطلبات التفتيش وما إذا كانت هناك حاجة إلى معالجة بصرية خلفية أو ليتوغرافية.
بالنسبة لمعظم المشاريع ، يمكن التعامل مع اختيار الدوبانت من خلال الوظيفة الكهربائية للترتيب.
إذا كان يجب أن يوفر الركيزة عزلًا كهربائيًا قويًا ، فإن InP شبه العازل المضغوطة بالفيري هو عادةً نقطة البداية المنطقية.
إذا كان يجب أن يوفر الركيزة توصيلًا من النوع N ، فقم بمقارنة المواد المضافة S و Sn وفقًا لتركيز الناقل والمقاومة والمتطلبات البيتاكسيالية.
إذا كان الهيكل يتطلب رصيفًا من النوع P ، فإن InP المضغوطة بـ Zn هي الخيار التقليدي.
يجب بعد ذلك تحسين القرار وفقًا لقطر اللوحة ، وتوجه البلورات ، وإنهاء السطح ، والتسامحات الميكانيكية ومتطلبات الهيكل البصري.
يمكن أن يبدو التحقيق الكامل من الناحية التقنية في رقاقة InP هكذا:
مادة: فوسفيد الانديوم
قطر: 2 "، 3" ، 4 "أو قطر مطلوب
التوجه: (100) أو التوجه المحدد
الموصلات: شبه عازلة / نوع N / نوع P
مادة التكيف: Fe / S / Sn / Zn
تركيز الناقل: النطاق المطلوب للألواح الموصلة
المقاومة: القيمة المطلوبة للألواح شبه العازلة
سمك: القيمة الاسمية المطلوبة والتسامح
السطح: SSP / DSP / Epi-ready
TTV / قوس / Warp: الحدود المطلوبة
الكمية: عدد الوافلات
التطبيق: ليزر / كاشف / PIC / RF / البحث / جهاز آخر
يعد تقديم الطلب مفيدًا بشكل خاص لأنه يسمح للمورد بتحديد النزاعات المحتملة بين مستوى الدوبنت، هندسة الوافر ومعالجة التداول.
أحد الأخطاء الشائعة هو طلب "وافير InP" ببساطة دون تحديد نوع الموصلات.
آخر هو تحديد نوع N فقط دون ذكر ما إذا كان الكبريت أو الدوبينغ القطن مقبول.
بالنسبة للأقراص شبه العازلة ، فإن طلب "Fe-doped" فقط دون تحديد المقاومة الكهربائية المطلوبة يمكن أن يؤدي أيضًا إلى الغموض.
وبالمثل، فإن تحديد المواد المضادة للزين دون تحديد تركيز الثقب المطلوب قد يترك اختلافًا كبيرًا في الخصائص الكهربائية.
وبالتالي فإن أكثر أساليب الشراء أمانًا هي تحديد متطلبات الجهاز أولاً وكيمياء المضاد الثانية.
يمنح Fe والكبريت والقصدير والزنك الركائز InP خصائص كهربائية مختلفة بشكل أساسي.
يستخدم InP المزود بـ Fe تعويضًا عميقًا لإنشاء رصيد شبه عازل عالي المقاومة وهو مناسب للأجهزة التي يكون فيها العزل الكهربائي مهمًا.
يوفر InP المضغوط S موصلة من النوع N ويتم اختياره عادة عندما تكون هناك حاجة إلى تركيز إلكتروني مرتفع نسبياً وترتيب موصل.
كما يوفر InP المضغوط بالإنترنيت توصيلًا من النوع N ويوفر نافذة تركيز ناقلة أخرى لهياكل الأجهزة التي تتطلب توصيل إلكترونات خاضعة للرقابة.
يخلق InP المضغوط بالزن موصلات من النوع P ويتم استخدامه عندما تتطلب بنية الجهاز رصيفًا موصلًا للثقوب.
لذلك لا يوجد دواء InP "الأفضل" عالمياً.
يتم تحديد الركيزة الصحيحة من خلال الوظيفة الكهربائية المطلوبة، وتركيز الناقل أو المقاومة، والبنية البيتاكسيال، والعملية الحرارية، وهندسة الجهاز.
بالنسبة للمشتريات ، فإن النهج الأكثر موثوقية هو تحديد نوع الموصلات ، والمواد المضادة ، وتركيز الناقل أو المقاومة ، وتوجيه الكريستال ، والقطر ، والسمك ، وحالة التلميع معًا.هذا يضمن أن الركيزة InP المختارة متوافقة مع كل من العملية البصرية والجهاز شبه الموصل النهائي.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
polski