レーザーチップの基本的な製造工程

レーザーチップの製造工程は、半導体チップの製造工程と似ています。シリコンウェーハの製造、ICの設計、ICの製造、ICのパッケージングとテストなどの一連のプロセスを経て、最終的に小さなチップになります。

1. 基板の選択と準備
基板はエピタキシャル成長に使用され、デバイス製造の最初のステップです。エピタキシャル成長の結果は基板の結晶化品質に影響されるため、基板はヘテロ接合材料の格子に一致する必要があります。適切なドーピング濃度と一定の厚さが必要です。基板表面および内部欠陥の密度が低く、TTV (Total Thickness Variation)、BOW、Ra などが良好である必要があります。

共通の幾何学パラメータ: TTV (Total Thickness Variation)、BOW、WARP、TIR (Total Indicated Reading)、STIR (Site Total Indicated Reading)、LTV (Local Thickness Variation)

2. エピタキシャル成長
エピタキシャル成長は、基板上に膜を形成するためのガス前駆体の凝縮として定義されます。液体前駆体も使用されますが、分子ビームからの気相がより多く使用されます。蒸気前駆体は、CVD およびレーザーアブレーションによって得られます。エピタキシャル成長は、通常は化学蒸着 (CVD) によって、単結晶基板上に単結晶材料の薄層 (0.5 ～ 20 ミクロン) を堆積するプロセスです。半導体レーザー製造の中核となる工程です。また、デバイスの性能と歩留まりを決定する重要なステップでもあります。それは主に、半導体基板材料の表面に正確に制御されたコンポーネントの厚さのドーピングを使用して、ホモ接合またはヘテロ接合を形成する単結晶多層 2 次元層状構造の成長を指します。材料組成、構造の厚さ、および欠陥濃度の制御は、レーザーダイオードチップの波長、効率、および信頼性性能を直接決定します。

エピタキシャル成長の製造プロセス: LPE(Liquid Phase Epitaxy)、MOCVD(Metalorganic Chemical Vapor Deposition)、MBE(Molecular Beam Epitaxy)など.

3. 腐食とエッチング
腐食は、必要なさまざまな構造と形状を準備するためのレーザー設計と材料に基づいています (シリコンウェーハの表面から不要な材料を選択的に除去します)。ウェットエッチングとドライエッチングに分けられます。

4. ドーピング
一定の量と特定のタイプの不純物が結晶にドープされ、ドープされた不純物の量と分布が要件を満たすようにすることができます。ドーピングはウェーハの電気特性を変化させます。真性シリコンは電気伝導度が低いため、シリコンに適切な量の不純物を加えて構造と電気特性を変化させた場合にのみ、半導体として機能します。シリコンドーピングは、半導体デバイスの PN 接合を準備するための基礎です。これは、必要な不純物原子を特定の半導体領域にドーピングして、基板を局所的にドーピングし、半導体の電気的特性を変化させることを指します。

5. 電極
電極の製造は、オーム接触とも呼ばれます。電極の品質は、レーザーの電力変換と信頼性に直接影響します。電子ビーム蒸着とマグネトロンスパッタリングの両方を電極作製に使用できます。

6. へき開とコーティング
劈開技術は、ウェーハをバーに分割して、平行な反射キャビティ表面を取得するもので、片面は反射防止コーティングでコーティングされ、反対側は反射防止コーティングでコーティングされています。劈開はバーを単一のチップに分割することもでき、チップは結晶拡張によって 1 つずつ分離することができます。

7.マウント
SMTとはレーザーチップをヒートシンクにハンダで貼り付けることです。はんだとしては、金錫合金が一般的です。金錫合金の利点は、はんだ接合性が高く、強度が高く、フラックスが不要で、小さな面積で接続の信頼性が高いことです。はんだは熱伝導率が高く、レーザーの放熱に役立ちます。パッチを当てる際には、接着をしっかりと保持し、粘着性を均一にする必要がありますが、劈開面が損傷しないように、使用するはんだが多すぎないようにし、温度が高すぎないようにする必要があります。

8. 金線ボンディング
ボンディングとは金線を接続するダイスに電流注入用のリードとして超音波ホットプレスで接合することです。金線は一般的に直径1ミル(25um)、純度99.999%の金線を選び、シリコンアルミ線も使用します。ボールボンディングとウェッジボンディングの2つの溶接モードがあります。ウェッジ溶接は、信号の損傷を避けるために、高周波、無線周波数、およびその他の特別な用途に使用されます。光電産業では、頑丈で安定しているため、主にボール溶接を使用しています。

9. パッケージ
信頼性を向上させるために、パッケージは完全にメタライズされ、空気漏れを防ぐために密閉されています。一般的な梱包形態には、TO-CAN、Butterfly、Gold BOX などがあります。