VCSEL (Vertical Cavity Facial Emission Laser) Extended wafer là nền tảng cốt lõi của sản xuất chip VCSEL và các đặc tính của nó trực tiếp xác định hiệu suất, độ tin cậy và chi phí của laser cuối cùng. Đối với người mới bắt đầu, không cần phải đi sâu vào lý thuyết tăng trưởng mở rộng phức tạp, nắm bắt một số đặc điểm chính sau đây, bạn có thể nhanh chóng thiết lập một cặp.VcSEL mở rộng waferNhận thức cốt lõi.

I. Đặc tính cấu trúc cốt lõi: "khoang thẳng đứng" là cơ bản

Tính năng cốt lõi của VCSEL Extended wafer là có "cấu trúc khoang cộng hưởng xếp chồng lên nhau theo chiều dọc", đây cũng là sự khác biệt cơ bản nhất giữa nó và Extended laser truyền thống. Cấu trúc chủ yếu được làm từ ba phần xếp chồng lên nhau theo chiều dọc, với độ dày và thành phần của mỗi lớp được kiểm soát chính xác:

Gương Praha phân tán trên và dưới (DBR): Được tạo ra từ sự phát triển xen kẽ của nhiều lớp vật liệu bán dẫn với các chỉ số khúc xạ khác nhau, tương đương với "gương quang học", hạn chế ánh sáng phản xạ lặp đi lặp lại trong khoang, tạo thành dao động laser. Độ phản xạ của DBR ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất đầu ra ánh sáng của laser, và độ phản xạ DBR của vòng tinh thể mở rộng chất lượng cao thường cần đạt hơn 99%.

Vùng hoạt động: Nằm giữa DBR trên và dưới, là "vùng lõi tạo ra laser" và thường sử dụng cấu trúc bẫy đa lượng tử (MQW). Số lượng lớp, độ dày và các thành phần vật liệu của bẫy lượng tử (như InGaAs/GaAs) xác định bước sóng phát xạ của VCSEL (850nm, 940nm, v.v.) và mật độ quang điện.

Lớp giới hạn và lớp tiếp xúc: Lớp giới hạn được sử dụng để hạn chế tàu sân bay và trường ánh sáng, nâng cao hiệu quả phát sáng; Lớp tiếp xúc cung cấp tính dẫn điện tốt cho việc chuẩn bị điện cực tiếp theo, nồng độ doping và tính đồng nhất của nó có thể ảnh hưởng đến tính chất điện của chip.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Các đặc tính hiệu suất của wafer mở rộng là "nền tảng bẩm sinh" của sản xuất chip tiếp theo, với cốt lõi tập trung vào ba điểm sau:

Độ đồng nhất bước sóng: Độ lệch bước sóng phát ra VCSEL ở các vị trí khác nhau trên cùng một wafer là cực kỳ nhỏ (thường yêu cầu trong vòng ± 2nm). Nếu tính đồng nhất của bước sóng kém, nó sẽ dẫn đến hiệu suất chip sản xuất hàng loạt không nhất quán, ảnh hưởng đến hiệu quả ứng dụng của viễn thông quang học, cảm biến và các kịch bản khác. Đặc tính này được xác định trực tiếp bởi sự đồng nhất của nhiệt độ, lưu lượng khí trong quá trình tăng trưởng mở rộng.

Hiệu quả đầu ra ánh sáng: chủ yếu phụ thuộc vào hiệu quả lượng tử của vùng hoạt động và hiệu quả phản xạ của DBR. Các wafer mở rộng hiệu quả cao cho phép VCSEL sản xuất công suất ánh sáng cao hơn ở dòng điều khiển thấp hơn, vừa giảm tiêu thụ năng lượng, vừa giảm nhiệt chip và tăng độ tin cậy. Hiệu suất đầu ra quang của chip tương ứng với wafer mở rộng chất lượng cao trong ngành có thể đạt trên 30%.

Khối lượng tinh thể: Với "mật độ sai vị trí" là chỉ số cốt lõi, sai vị trí là một khiếm khuyết được tạo ra trong quá trình phát triển tinh thể, sẽ bắt các tàu sân bay như "tạp chất", dẫn đến giảm công suất ánh sáng và rút ngắn tuổi thọ. chất lượng caoVcSEL mở rộng waferMật độ sai lệch cần được kiểm soát dưới 10 cm² để đảm bảo độ tin cậy lâu dài của chip (tuổi thọ thường yêu cầu hơn 100.000 giờ).

B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)

Ngoài cấu trúc và hiệu suất cốt lõi, sự phù hợp quy trình và phù hợp với kịch bản của wafer mở rộng cũng rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và hiệu quả ứng dụng:

Kích thước wafer và độ phẳng: Kích thước chính hiện tại là 4 inch, 6 inch, kích thước lớn hơn (như 8 inch) có thể tăng sản lượng chip của một wafer và giảm chi phí đơn vị. Đồng thời, độ phẳng của wafer (độ cong vênh thường yêu cầu ≤50μm) sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình in thạch bản tiếp theo, khắc và các quá trình khác để tránh sự suy giảm độ tốt của chip.

Tính đồng nhất của doping: Nồng độ doping của lớp mở rộng (chẳng hạn như doping loại n, loại p của lớp DBR) đồng nhất, ảnh hưởng đến dòng điện ngưỡng và tính nhất quán điện áp của chip. Nếu pha tạp không đồng đều, một số chip có thể xuất hiện các vấn đề như dòng điện truyền động quá lớn và nhiệt độ cao, làm tăng chi phí sàng lọc.

Áp dụng điều chỉnh cảnh: Các yêu cầu đặc tính khác nhau đối với các wafer mở rộng VCSEL cho các cảnh khác nhau. Ví dụ, các thiết bị điện tử tiêu dùng (như nhận dạng khuôn mặt) cần phải tập trung vào tính ổn định bước sóng và chi phí thấp; wafer cho cảm biến công nghiệp cần tăng cường độ tin cậy ở nhiệt độ cao; Các bánh tinh tín dụng quang thông có yêu cầu cao hơn về hiệu quả xuất khẩu và tốc độ điều chỉnh.

4. nhắc nhở người mới

- Các đặc tính của wafer mở rộng là "quyết định bẩm sinh", quá trình chip tiếp theo khó có thể bù đắp khuyết tật bẩm sinh, khi chọn loại cần ưu tiên xác nhận liệu các chỉ số cốt lõi có phù hợp với nhu cầu hay không;

- Các công nghệ tăng trưởng mở rộng khác nhau (như MOCVD, MBE) sẽ ảnh hưởng đến đặc tính wafer, MOCVD do khả năng sản xuất hàng loạt tốt, chi phí có thể kiểm soát, là tuyến đường công nghệ chính hiện tại;

- Khi chấp nhận tập trung vào các báo cáo kiểm tra quan trọng như tính đồng nhất bước sóng, mật độ sai lệch và tránh ảnh hưởng đến sản xuất tiếp theo do các chỉ số không đạt tiêu chuẩn.